Раціональний комплекс геолого-геофізичних досліджень територій рифових забудов

Бар’єрні рифи є одним із важливих об’єктів нафтогазопошукових робіт, оскільки часто контролюють регіональні зони нафтогазонагромадження великої протяжності, що сягають декількох сотень, а інколи і тисяч кілометрів (Західноканадський, Пермський, Месопотамський тощо). Бар’єрні рифи розміщуються в зоні зчленування двох фаціальних областей з різними умовами седиментації – мілководного шельфу і відносно глибоководної частини басейну. Зоні розвитку бар’єрних рифів відповідає смуга аномального збільшення товщин карбонатних відкладів з численними рифобудівними організмами, серед яких переважають колоніальні корали, моховатки, криноідеї, губки, різноманітні водорості тощо.

Важливою особливістю бар’єрних рифів є їх вираженість в сучасному структурному плані по поверхні карбонатного рифового комплексу у вигляді вузьких протяжних лінійних флексур.

Існує думка, що бар’єрні рифи переважно формуються над розломами фундаменту, які утворюють уступи, сприятливі для утворення безперервної забудови. Згідно з В.Г. Кузнєцовим (1978), характер органогенних забудов, їх тип і висота значною мірою визначається особливостями тектонічного режиму і підводного шельфу басейну.

Аналіз структурно-морфологічних особливостей рифових комплексів разом з аналізом розподілу їх фацій і товщин дозволяє зробити висновок про провідну роль процесів седиментації в формуванні карбонатних виступів на краях шельфів і пов’язувати утворення з басейновими схилами безперервно лінійних бар’єрних рифів. Ці види аналізу є основними в методиці пошуків і картуванні бар’єрних рифів. Вони використовувались при виявленні рифів у Західноканадському, Мічіганському, Нижньоіндському та інших нафтогазоносних басейнах. Ідентичні прийоми використовувались при прогнозі палеозойських рифів у багатьох регіонах, в тому числі у Львівському прогині.

Однією із закономірностей, виявленою бурінням в низці нафтогазоносних басейнів, є скорочення над рифами (інколи до повної їх відсутності) потужностей сульфатно-галогенних або теригенних товщ. Останнє можна рекомендувати в якості пошукового критерію при трасуванні гребеневих частин нафтоносних бар’єрних рифів, а також при вияснені положення нафтоносних вершин локальних рифів.

При пошуках рифів і рифових систем широко застосовуються геофізичні дослідження, серед яких основну роль відіграє сейсморозвідка. Рифові тіла за даними сейсморозвідки відображаються як позитивні структури, розходженням відбиваючих площадок під рифом і часто відсутністю або поганою якістю відбиття безпосередньо в рифових утвореннях. Для пошуків і картування рифів значний ефект дає метод свердловинної сейсморозвідки, який дозволяє більш надійно вивчати складнопобудовані, крутопадаючі сейсмічні границі і деталізувати будову рифових масивів. Для виявлення рифів використовують також гравірозвідку, а в окремих випадках електророзвідку. Рифові тіла, особливо на невеликих глибинах, внаслідок наявності навколо них менш щільних порід, зазвичай характеризуються позитивними гравітаційними аномаліями. У Передуральському прогині застосовують також радіометричні дослідження, які над рифами показують мінімуми радіоактивності.  

У Львівському прогині намічається декілька зон лінійних рифів, приурочених до відкладів верхнього силуру. Ширина зон, за даними профільного буріння, не перевищує 5–6 км. До однієї з таких зон приурочене газове родовище Локачі. Картування тут рифів, вивчення їх будови і нафтогазоносності проводилось переважно за даними структурно-пошукового буріння. Ефективність застосовування геофізики для цієї мети поки що оцінити важко, оскільки геофізичні дослідження таку направленість одержали тут тільки в останній час і мають дослідний характер, а об’єми їх не значні.

Необхідно відзначити, що профілі свердловин і сейсморозвідки МЗГТ повинні розміщуватись в межах відомих лінійних піднять, орієнтованих навхрест простягання силурійських фаціальних зон. Оцінку ефективності цих досліджень необхідно проводити за допомогою буріння, яким перевіряються геофізичні аномалії, що виявлені високоточною гравіметрією і сейсморозвідкою МЗГТ з багаторазовим перекриттям. У випадку встановлення зв’язку аномалій з рифами геофізичні роботи будуть дуже корисними для орієнтації буріння і в певній мірі будуть скорочувати його об’єми. Необхідно відзначити, що вираженість рифів у геофізичних полях може бути перевірена еталонними сейсмопрофілями і даними площинної гравіметрії, проведення яких рекомендується на площах, де рифи були виявлені бурінням. У подальшому еталонні матеріали допоможуть більш впевнено інтерпретувати дані наступних геофізичних робіт на інших ділянках регіонів.

Значних успіхів у вирішенні цього питання вдалося досягнути застосуванням методу електророзвідки і геотермії. Використання різних методик геотермічної зйомки засновано на теоретичному обґрунтуваннi i фiзичному моделюванні процесiв теплопереносу в осадовiй товщi i впливу на нього рифогенних забудов. Рифогеннi забудови за фiзичними i хiмiчними властивостями рiзко відрізняються вiд порiд, якi їх вмiщують, що призводить до формування над ними локальних геотермiчних аномалiй. Саме за допомогою геотермiчної зйомки встановлено (В.Г. Осадчий та iн., 2000), що на Локачинському полiгонi ширина зони розвитку рифогенної забудови змiнюється з півночі на південь від 5 до 10 км.

Порівняння результатів польової геотермічної (приповерхневої) зйомки, даних розподілу радіаційних температур на поверхні Землі з результатами електро- і гравірозвідки дає можливість рекомендувати використання ефективного і раціонального геофізичного комплексу для пошуків та оконтурювання рифогенних забудов: теплова ІК-зйомка, польова геотермічна зйомка, електро- і високоточна гравірозвідка.

Намічені в результаті регіональних досліджень зони розвитку бар’єрних і локальних рифів будуть основою для постановки детальних пошуково-розвідувальних робіт. Детальні роботи доцільно починати з буріння свердловини в центральній частині рифової пастки з суцільним відбором керна з карбонатних інтервалів розрізу, з якими можуть бути пов’язані рифогенні утворення. Це дозволить привести впевнену прив’язку деталізаційних геофізичних профілів.

Наявність рифогенних тіл прогнозується також і у верхньоюрському карбонатному комплексі Більче-Волицької зони Передкарпатського прогину в піднасуві Карпат. За даними досліджень вчених УкрДГРІ даний комплекс є типово рифогенним і відзначається наявністю всіх фаціальних зон: передрифової, рифової та зарифової.

У нафтогазоносному відношенні перспективними є також породи-колектори, що входять до складу верхньоюрської рифогенної формації не тільки у Західному, але і в Південному регіонах України. Це Опарський риф, Лопушнянські куполи, Рудківські біогерми Більче-Волицької зони Передкарпатського прогину, верхньоюрські рифи Переддобруджі та Південно-Східного Криму. Наявність значної кількості рифогенних утворень прогнозується також і в ДДЗ. 

Загальне завдання пошуків похованих рифових масивів вирішується в певній послідовності й підрозділяються на кілька завдань:

а) визначення смуги поширення рифогенних підняттів;

б) виділення в межах смуги ділянок, найбільш перспективних для пошуків рифів;

в)    пошуки рифів у межах перспективних ділянок.

Розглянемо застосування геофізичних методів на кожному з перерахованих етапів.

Положення смуги рифів визначається по сукупності даних геологічної зйомки, буріння, гравірозвідки й сейсморозвідки.

У сприятливих умовах геологічна зйомка встановлює місце розташування окремих масивів, що дозволяє шляхом інтерполяції скласти загальне уявлення про положення похованих масивів. Однак буріння спеціальних свердловин тільки для вивчення ймовірного місця розташування смуги рифів здійснюється рідко. Звичайно використаються матеріали свердловин, закладених на окремих ділянках для виявлення похованих рифів.

Найкращі результати дає комплексне примінення   геофізичних методів і буріння. Комплекс геофізичних досліджень включає гравіметричну зйомку й сейсмічні профілі, орієнтовані за матеріалами гравірозвідки вхрест простягання досліджуваної смуги. При цьому сейсмічні матеріали дозволяють більш упевнено судити про деталі геологічної структури, які не вивчаються гравірозвідкою.

Виділення перспективних ділянокпроводять тільки тоді, коли за допомогою простих і порівняно недорогих засобів можна одержати досить загальне уявлення про ймовірне розташування рифів у межах установленої смуги.

У протилежному випадку доводиться безпосередньо приступати до пошуків похованих масивів.

У межах перспективних ділянок пошуки рифів здійснюються сейсморозвідкою й бурінням. У ряді районів успішно застосовується високоточна гравірозвідка. Нагадаємо основні положення, що стосуються розподілу фізичних властивостей гірських порід у зоні рифа:

а) риф неоднорідний по щільності, швидкості поширення й інтенсивності поглинання сейсмічних хвиль;

б) риф має різкі обриси й неправильну пагорбовидну
 (або гребеневидну) поверхню, аналогічно розташовується поверхня розділу фізичних властивостей, що відповідає контакту рифа з вміщуючими породами;

в) підстилаючі риф відклади зазвичай залягають спокійно,
 не утворюючи безпосередньо під рифом різко виражених локальних структур;

г) перекриваючі риф відклади майже не відображають  його наявність, причому зв'язок швидко зникає з віддаленням від рифа вверх.

У найпростішому випадку при наявності в розрізі одного структурного поверху й порівняльної однорідності порід, що вміщують рифи, пошуки останніх ведуться сейсморозвідкою МВХ і високоточною гравірозвідкою. Матеріали геофізичних досліджень контролюються бурінням. Сейсморозвідка орієнтується на простежування опорних горизонтів, розташованих вище й нижче поверхні рифа, тому що одержати відбиття безпосередньо від рифа найчастіше неможливо. Якщо безпосередньо над рифом залягає товща відкладів, здатних до ущільнення (глини й інші породи), структурне підняття порід, що залягають між денною поверхнею й рифом, буде в м’яко повторювати форму рифа.

Складки ущільнення, що утворяться над рифовими масивами, і самі рифові масиви в умовах, що відповідають простій фізичній моделі середовища, нерідко відзначаються невеликими позитивними аномаліями сили тяжіння. Використання  гравірозвідки в кожному конкретному районі встановлюється після ретельного аналізу геологічних причин, що визначають малі аномалії сили тяжіння. Гравірозвідувальні роботи поєднуються з бурінням. Іноді однієї свердловини досить, щоб переконатися, що аномалія викликана причиною, яка має відношення до рифа. В інших випадках потрібне більше число свердловин для підтвердження рифа й одержання припливів нафти.

Дослідження Ферріса Крейга (Forris Craig [1961], 1964, 1965) показують, що в Мічигані, Огайо й інших східних штатах Північної Америки нижньопалеозойські рифи й складки ущільнення відзначаються аномаліями 0,07-0,6мгл.

 За допомогою гравірозвідки відкрито кілька десятків рифів. На заході й у центральній частині канадської провінцій Альберта пошуки похованих рифів ведуться переважно сейсморозвідкою. Структури піщано-сланцевої товщі, що утворюють верхній структурний поверх, але характеризують будову девонських відкладень, тому опорний відбивний горизонт, що залягає поблизу підошви цієї товщі, відіграє допоміжну роль. Відклади девонського віку, представлені у верхній частині доломітами, вапняками й ангідритами, а в нижній - вапняковими сланцями, також містять відбивні горизонти.  Однак останні простежуються не чітко. Тому найчастіше добре корелюючі відбиття визначають будову лише тих горизонтів, які близькі до поверхні.

Найбільш складні для пошуків рифів умови зустрічаються в районах, де є кілька структурних поверхів зі специфічними і яскраво вираженими в кожному поверсі формами залягання порід. Прикладом є Передуральський прогин. Тривалий час пошуки рифових масивів у межах перспективних ділянок, виділених по даним електророзвідки й гравірозвідки, велися за допомогою буріння, причому на виявлення одного масиву було потрібно значне число (до 10) свердловин. З метою скорочення обсягів буріння випробувані різні прийоми сейсмічної розвідки. Успішному застосуванню сейсморозвідки передували багаторічне дослідження, що не завжди завершувалися вдало. Спочатку належною мірою не враховувалися важкі геологічні умови регіону, робилися спроби виявляти рифи за допомогою спрощених прийомів, які можуть розраховувати на успіх лише в областях з простою або середньої складності будовою. При вивченні за території задопомогою КМВХ передбачалося, що різко виражена форма масиву досить чітко відіб'ється на зміні часу приходу заломленої хвилі. Такий ефект дійсно спостерігався. Разом з тим на сейсмограмах проявлялися всі швидкісні неоднорідності розрізу в інтервалі між точкою вибуху й лінією спостереження. При складній будові верхньої частини розрізу, перекручуванні траєкторій сейсмічних променів і можливості нагромадження ефектів у міру поширення пружних коливань ймовірність огибаючої інтерпретації матеріалів була великою. Надалі для пошуків рифів намагалися використати ознаку аномального загасання заломлених хвиль, що пройшли по кавернозній і тріщинній області рифа. Наявність на польовій сейсмограмі зони аномального загасання заломленої хвилі, а також поява дифрагованих хвиль,  які виникають на гострих зламах і гранях, дають підставу припускати, що в межах профілю розташований похований риф. Однак ознака особливої хвильової картини не є абсолютною, оскільки близький ефект можна одержати при деякому сполученні умов, що не вимагають обов'язкової присутності рифа. Громіздка система поздовжніх і непоздовжніх профілів КМВХ не завжди забезпечує надійне виявлення й вивчення рифів.

Звичайний МВХ також не завжди ефективний у силу властивому цьому методу тенденції згладжувати, регуляризовувати сейсмічний запис для наступного виділення й інтерпретації хвиль. У даних умовах регуляризація приводить до об'єднання різнорідних складових запису, що дають у сукупності інтерференційну картину. Накладення хвиль, що відбилися на геологічних границях, які відповідають різним поверхам, пояснює походження важко аналізованого запису. Розшифровка останнього буває помилковою.

Пошуки рифових масивів ведуться за допомогою МРНП, МВХ, що використовують апаратуру з магнітним записом, і окремих профілів КМВХ результативність значною мірою залежить від можливості максимального дроблення хвильової картини для виявлення всього складового складного сейсмічного запису. Особливо істотна можливість вивчення сейсмічно шорсткуватих границь. Саме такою границею є поверхня рифових утворень.

За допомогою принципу спрямованого прийому вдається будувати протяжні сейсмічні границі, які характеризують будову третинних і верхньопермських піщано-глинистих відкладів. Знання цієї поверхні потрібно для введення виправлень на заломлення, а тим самим для більш точної побудови відбивних границь, що глибоко залягають.

Вище відзначалося, що невідповідність структурних планів у верхній і нижній частинах розрізу може бути досить значною. Для того щоб одержати в таких умовах надійні розрізи, використовується щільна система спостережень. Профілі МРНП протяжністю в кілька кілометрів розташовуються вхрест простягання соленосних відкладень таким чином, щоб кінці профілів виходили за межі передбачуваного рифа. Надійному вивченню просторової хвильової картини й підвищенню точності інтерпретації сприяють хрестові перетинання, які розташовуються через 400-500 м. Вірогідність розрізів забезпечується застосуванням подвійного й півторашного перекриттів і малим вибуховим інтервалом. Останній звичайно дорівнює 400м, але найчастіше зменшується до 200м, особливо на ділянках крутого занурення або здіймання поверхні соленосної товщі.

Сейсмічні матеріали тісно співставляються з даними глибокого буріння. Після одержання позитивних результатів попередніх сейсмічних робіт закладається глибока свердловина. Розкриття відкладів рифової фації служить підставою для постановки детальної сейсмічної зйомки. У цьому випадку стратиграфічна прив'язка сейсмічних горизонтів і вивчення швидкісного розрізу здійснюються за допомогою свердловини. Форма рифового масиву й просторовий розподіл у ньому пористих і щільних зон можуть бути уточнені по вивченню часу приходу й поглинанню пружних коливань шляхом проведення свердловинної сейсморозвідки.

 

Питання для самоперевірки:

1 Перелічіть відомі Вам осадові басейни нафтогазоносність яких пов‘язана з рифовими масивами.

2 Схарактеризуйте закономірності розподілу ємнісно-фільтраційних храктеристик у межах рифового тіла.

3 Схарактеризуйте особливості нафтогазоносності рифових масивів.

4 Наведіть раціональний комплекс геолого-геофізичних досліджень рифових масивів.

 

Лекція 6