Pre-Jurassic seismogeological complexes typification in the south-east of Western Siberia

Толық мәтін

ВВЕДЕНИЕ

Палеозойкие отложения занимают обширную территорию Западной Сибири и распространяются за её пределы. Доюрский комплекс отложений, он же палеозой, впервые был отмечен как перспективный с точки зрения нефтегазоносности Западной Сибири в 1932 г. И.М. Губкиным. В 1970-х гг. в ходе изучения новых нефтегазовых месторождений в породах мезозоя А.А. Трофимук обозначил палеозойские отложения как «золотую подкладку» осадочного чехла [1, 2].

Несмотря на то, что в доюрском комплексе отложений сконцентрированы внушительные объёмы углеволородного сырья, ресурсы и запасы рассматриваемого комплекса существенно уступают обнаруженным в отложениях осадочного чехла мезозойского возраста. Следует отметить, что первые месторождения углеводородов в породах фундамента были найдены при более глубоком бурении на мезозойских месторождениях. «Случайно» были открыты более 50 месторождений в палеозое Западной Сибири. Сложность обнаружения нефтегазовых месторожедний доюрского комплекса отложений связана главным образом с наличием ловушек неантиклинального типа. Распространены тектонически-экранированные, структурно-литологические и стратиграфические ловушки, которые могут находиться в моноклиналях и погруженных депрессионных зонах. Считается, что залежи углеводородов могли сохраниться в районах, где развиты устойчивые срединные массивы, на которых герцинские процессы тектогенеза отразились наименьшим образом [3, 4]. Месторождения углеводородов были обнаружены как в коре выветривания глинисто-кремнистых выступов (Герасимовское, Останинское и др.), так и в кавернозно-трещиноватых карбонатах коренного палеозоя (Арчинское, Малоичское и др.) и даже в гранитах и кислых эффузивах (Чебачье и др.).

Доюрский комплекс отложений представен блоками пород с разным литологическим составом и, соответственно, с различной акустической жёсткостью, что является предпосылкой для выявления сейсмогеологических критериев типовых объектов. Резкие границы блоков пород обусловлены тектоническими процессами и складчатостью. Только перспективные с точки зрения нефтегазоносности породы включают в себя три типа: карбонатные отложения коренного палеозоя (кавернозно-трещиноватые доломитизированные известняки); коры выветривания, развитые по кремнистым известнякам и кремнеаргиллитам; а также магматичекие породы эффузивного происхождения. Отдельно выделяются бесперспективные отложения, представленные как терригенными породами, в том числе среди них встречаются остаточные бокситы, так и магматическими породами интрузивного типа. Важно подчеркнуть, что отложения подвергались герцинской складчатости и раннетриасовому рифтогенезу, что повлияло на значительную метаморфизацию и негативно отражается на детализации сейсмогеологического прогноза.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Идея типизации волновой картины сейсмической записи не нова и берёт своё начало с учений о сейсмостратиграфии. Ещё Ч. Пейтон [5] выделял на 2Д сейсмических временных разрезах типовые характеристики поведения волнового поля. В первую очередь выделяется тип границы осадочных комплексов, который отчётливо фиксируется на данных 2Д-сейсморазведки (несогласие/согласие/перерыв). Затем рассматривается морфология отраженнных волн внутри осадочных комплексов, как по типу рисунка сейсмической записи (параллельные/субпараллельные/расходящиеся отражения, потеря сейсмической записи) и по второстепенным конфигурациям отражений (ровные/волнистые/ бугристые/линзовидные/разрыв/смятие), так и по сейсмофациальным единицам – элементам клиноформ, заполнению осадками, карбонатным постройкам и сейсмофациям континентального склона [5].

Объёмная работа была проделана К. Марфуртом по типизации волновых характеристик на основе данных различных мировых нефтегазоносных провинций [6–9]. Основные усилия были направлены на создание рекомендаций по классификации сейсмических атрибутов для анализа различных сейсмогеологических комплексов. Классификация основана на визульных признаках и на атрибутных характеристиках. К визуальным признакам относятся внутренняя конфигурация отражений и наружные формы формаций. Атрибутные характеристики следующие: текстура и амплитуда отражений, спектральный состав, когерентность, кривизна, углы падения и схождение отражений. В палеозойских отложениях Западной Сибири из рассмотреннных К. Марфуртом сейсмогеологических комплексов можно выделить магматические и карбонатные. Но в связи с глубокими процессами метаморфизации доюрского комплекса в поведении сейсмического волнового поля происходят изменения, не учитываемые в классификациях.

А.А. Нежданов [10] выделеныяет шесть основных типов волновой картины доюрского комплекса западной части Западной Сибири. Важной особенностью рассмотренных в работе отложений является меньшая крутизна углов падения пластов, что вносит свою детализацию в классификационную схему, которая не проявляется в отложениях Чузикикско-Чижапской зоны нефтегазонакопелния в силу крутопадающих пластов, где углы падения достигают 80 градусов (Нюрольская впадина).

Типы волнового поля доюрского комплекса Западной Сибири по А.А. Нежданову следующие [10]:

Более детальная типизация основных сейсмогеологических комплексов по анализу 2Д сейсмических профилей на обширной территории Западно-Сибирской нетефгазоносной провинции предлагается в работах В.А. Конторовича и его коллег [11–14]. Коллективом авторов выделяется регулярная, хаотическая и промежуточная картина сейсмического волнового поля. При этом внутри одного типа волновой картины могут наблюдаться различные значения амплитуд. Важно подчеркнуть, что помимо литологического состава, на вид записи и амплитуду также оказывает влияние степень метаморфизации и количество тектонических нарушений.

Детализация типов волнового поля доюрского комплекса Западной Сибири по В.А. Конторовичу и соавторам следующая:

1) хаотическая волновая картина:

• очень слабая энергетика, без устойчивых отражений: магматические породы (эффузивы, граниты);
• аномально-низкие амплитудно-энергетические характеристики: глинисто-кремнистые эрозионно-тектонические выступы;
• сложная узловатая волновая картина (+ разломы): сланцы;

2) регулярная волновая картина:

• аномально высокие амплитуды: известняки, перекрытые корой выветривания;
• квазипараллельные юре относительно высокоамплитудные отражения: раннетриасовые эффузивы;
• резко пониженные амплитудно-энергетические характеристики: коры выветривания (силикатосодержащие эрозионно-тектонические выступы);

3) промежуточная волновая картина:

• повышенные значения амплитуд: блоки органогенных известняков и доломитов (погруженные);
• амплитуды между магматическими породами и сланцами: карбонаты;
• фоновые амплитуды или слегка пониженные: выступы доюрского основания без смены литологии (органогенные известняки и доломиты).

В целом выявленные исследователями закономерности типизации волновой картины сейсмических данных продолжают и дополняют друг друга. Ч. Пейтон, работая с низкокачественными старыми 2Д сейсмическими данными выделил обобщённые образы морфологии отражённых волн и некоторые из них связывал с геологическими объектами. К. Марфурт, работая на значительном количестве более современных сейсмических данных, разделил отражения по формам, характерным для типовых обстановок осадконакопления и их составляющих. А.А. Нежданов и В.А. Конторович с соавторами выявили характерные особенности волновой картины для конкретных литотипов доюрского комплекса, при этом в работах В.А. Конторовича производится детализация для более перспективных с точки зрения нефтегазоносности и изученных бурением областей юго-востока Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Типизация морфологии отражённых волн доюрского комплекса Западной Сибири по В.А. Конторовичу обобщена и систематизирована на рис. 1. Все фрагменты сейсмических временных разрезов на рисунке заимствованы из работ [11–14]. Наблюдается, что для выделения литотипа верхней части палеозойских отложений следует принимать во внимание как тип рисунка сейсмической записи, так и амплитудную характеристику разреза. Неоднозначность выделения литотипов обуславливается тем, что доюрские отложения Западной Сибири были подвергнуты влиянию герцинской складчатости и раннетриасового рифтогенеза, вследствие чего являются в значительной степени метаморфизованными толщами в фундаменте осадочного чехла [1].

К регулярной волновой картине относятся породы, в меньшей степени подверженные метаморфическим измнениям в процессе формирования отложений доюрского комплекса. Известняки, перекрытые отложениями коры выветривания, характеризуются аномально высокими значениями сейсмических амплитуд, что связано с резким акустическим контрастом, главным образом на границе с юрскими отложениями. Раннетрисовым эффузивам свойственна слоистость и высокоамплитудные отражения, параллельные юре. Глинисто-кремнистые коры выветривания обладают резко пониженными значениями амплитуд в связи с тем, что обладают акустическими свойствами, близкими к вышележащим юрским отложениям.

Рис. 1. Типизация основных сейсмогеологических комплексов доюрских отложений юго-востока Западной Сибири на основе работ В.А. Конторовича и его коллег [11–14]

Fig. 1. Typification of the main seismogeological complexes of the Pre-Jurassic deposits of the south-east of Western Siberia based on the work of V.A. Kontorovich and his colleagues [11–14]

В некоторых случаях отнесение сейсмической волновой картины к регулярной или хаотической является спорным вопросом, поэтому было принято решение выделить промежуточную группу, яркими представителями которой служат карбонатные отложения палеозоя. Важно подчеркнуть, что на выступах, представленных доломитами и органогенными известняками, сейсмические волны склонны к рассеиванию за счёт шероховатости поверхности и практически полного отсутствия горизонтальных границ для отражения, следствием чего является низкая амплитуда сейсмической записи. Характерно, что для моноклинальных и погруженных карбонатных блоков свойственны повышенные амплитуды.

К хаотическому рисунку сейсмической записи преимущественно относятся эрозионно-тектонические выступы, а также сланцы. Сланцы проявляются в сейсмическом поле сложной узловатой волновой картиной, обычно разрез осложнён большим количеством тектонических нарушений. Глинисто-кремнистые выступы, так же как и коры выветривания, обладают аномально низкими амплитудно-энергетическими характеристиками. У магматических пород палеозоя, представленных преимущественно эффузивами и гранитами, наблюдается очень слабая энергетика волнового поля, без устойчивых отражений.

Рассмотренные критерии сейсмогеологического районирования на типовых объектах палеозоя были применены на группе месторождений, расположенных в районе юго-западной части Усть-Тымского грабен-рифта, которые представляют собой наибольший интерес с точки зрения охвата различными типами горных пород. В качестве рассматриваемого объекта был выбран композитный разрез по трём 2Д сейсмическим профилям, на которых была проведена объектно-ориентированная переобработка сейсмических данных с целью подчёркивания отложений палеозоя и снижения влияния кратных волн от перекрывающих юрских отложений [15]. Следует отметить, что выбранный композитный профиль вскрыт двумя глубокими разведочными скважинами, а вблизи профиля расположены ещё три скважины (рис. 2).

Рис. 2. Композитный временной сейсмический разрез по 2Д-профилям. Цветами на разрезе отмечены сейсмокомплексы и формации: жёлтый – юрские отложения, оранжевый – глубинный палеозой, зелёный – карбонатные формации, коричневый – интрузии, серый – предполагаемые терригенные отложения (новый тип сейсмической волновой картины). Справа показано положение разреза на карте аномального магнитного поля (нТл), где красным цветом обозначены высокие значения, синим – низкие. Цифрами отмечены скважины (реальные названия засекречены), две из которых находятся в непосредственной близости от композитного профиля. Тонкими синими линиями отмечены сейсмические профили, а жирной голубой линией выделен композитный профиль, сейсмический разрез по которому представлен на основной части рисунка [15]

Fig. 2. Composite seismic time section along 2D profiles. Seismic complexes and formations are marked with colors on the section: yellow – Jurassic deposits, orange – deep Paleozoic, green – carbonate formations, brown – intrusions, gray – supposed terrigenous deposits (a new type of seismic wave pattern). The position of the section on the map of the anomalous magnetic field (nT) is shown on the right, where red is high and blue is low. The numbers indicate wells (the real names are classified), two of which are located in the immediate vicinity of the composite profile. The seismic profiles are marked with thin blue lines, and the composite profile is highlighted with a bold blue line, along which the seismic section is shown in the main part of the figure [15]

По характеру сейсмической волновой картины выделяется как хаотическая, так и регулярная волновая картина. В соответствии с сейсмогеологическим районированием В.А. Конторовича, хаотическая запись с наибольшей вероятностью сформирована магматическими породами, а регулярная – моноклинальными и погруженными блоками. В северо-западной части разведочной Скважиной 1 было вскрыто интрузивное магматическое тело, а вблизи юго-восточного окончания профиля на геологической карте ЗапСибНИИГГ [16] выявлены выходы среднего палеозоя, также представленного магматическими породами. Скважина 2 вскрыла карбонатные отложения на юго-восточном участке профиля, которые соответствуют регулярной сейсмической записи с повышенной амплитудой. По сейсмогеологичекому районированию это блоки моноклинальных и погруженных карбонатных пород.

В области выступов магматических пород наблюдаются зоны регулярной сейсмической записи, отличительной особенностью которой является прогибание, то есть непараллельность с увеличением времени от периферии к центральной части. Отнесение этих областей (выделены на рис. 2 серым цветом) к какому-либо сейсмогеологическому типу остаётся спорным вопросом, так как их поведение отличается от поведения погруженных карбонатных пород пониженными значениями амплитуд, и более выражено прогибание разреза, чем у раннетриасовых эффузивов. Вероятно, что в раннетриасовое время происходило заполнение пониженных зон магматических выступов терригенными отложениями, которым свойственен эффект диференциального уплотнения. Необходимо подчеркнуть, что эти области характеризуются пониженными значениями гравитационного и магнитного полей, что свойственно для осадочных пород и исключает заполнение эффузивными породами. Для уточнения рассматриваемого вопроса необходимо привлечение дополнительной скважинной информаци.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассмотренные критерии сейсмогеологической типизации рекомендуются к оценке и районированию сейсмического волнового поля объектов палеозоя по степени перспективности. Наиболее ярко на сейсмической записи выделяются известняки, перекрытые корой выветривания, а также моноклинальные и погруженные блоки органогенных известняков и доломитов. Наименее энергетически выражены выступы магматических пород. На основе проведенного морфологического описания и последующей систематизации выделяемых по литературным источникам образов сейсмической записи литологически разнородных пород фундамента выявлен дополнительный сейсмогеологический класс регулярной записи, отличающийся прогибанием центральной части блоков горизонтально-слоистых пород, что может быть характерно для терригенных отложений (вулканогенно-осадочных образований триаса), которые могут являться бесперспективными в отложениях доюрского комплекса на рассматриваемой территории.

Возможность развития расмотренного подхода типизации пород доюрского комплекса по морфологии сейсмического волнового поля заключается в использовании данных современных 3Д сейсмических съёмок, а также в сопоставлении сейсмического разреза с конкретной литологией в пробуренных скважинах. Для уточнения строения слабоизученых территорий рекомендуется проведение сейсмогеологического моделирования на основе возможного литологического состава и сопоставления модельного поля с реальными сейсмическими данными [17–20].

Авторлар туралы

Aleksandra Volkova

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: VolkovaAA@hw.tpu.ru
ORCID iD: 0000-0002-6980-8759

Engineer, Senior Lecturer

Әдебиет тізімі

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар

Әрекет

1. JATS XML

Жүктеу

2. Fig. 1. Typification of the main seismogeological complexes of the Pre-Jurassic deposits of the south-east of Western Siberia based on the work of V.A. Kontorovich and his colleagues [11–14]

Жүктеу (328KB)

Метадеректер

3. Fig. 2. Composite seismic time section along 2D profiles. Seismic complexes and formations are marked with colors on the section: yellow – Jurassic deposits, orange – deep Paleozoic, green – carbonate formations, brown – intrusions, gray – supposed terrigenous deposits (a new type of seismic wave pattern). The position of the section on the map of the anomalous magnetic field (nT) is shown on the right, where red is high and blue is low. The numbers indicate wells (the real names are classified), two of which are located in the immediate vicinity of the composite profile. The seismic profiles are marked with thin blue lines, and the composite profile is highlighted with a bold blue line, along which the seismic section is shown in the main part of the figure [15]

Жүктеу (289KB)

Метадеректер