способ глубинного структурного картирования

Формула изобретения

Способ глубинного структурного картирования, включающий площадные гравиметрические, профильные сейсмические методом ОГТ измерения, полосовую фильтрацию гравиметрических данных, корреляционный анализ и картирование целевого горизонта по комплеку гравиметрических и сейсмических данных, отличающийся тем, что сейсмические и рекогносцировочные гравиметрические измерения проводят по двум взаимно ортогональным профилям, совпадающим с направлениями длинной и короткой осей локального поднятия, по базовому горизонту, на основе корреляционного анализа разночастотных составяющих гравиметрического поля и сейсмических данных определяют локальные аномалии силы тяжести, соответствующие базовому и целевому горизонтам, определяют модуль (S) и направление (А) вектора смещения вершины локального поднятия по формулам:

A = arc tg(R_x/R_y),

где R_x, R_y - радиусы функции взаимной корреляции между локальными аномалиями силы тяжести для базового и целевого горизонтов,

площадную гравиметрическую съемку проводят, ориентируя профили по направлению вектора смещения (S) и выбирая расстояние между пунктами и профилями не более одной трети радиусов по осям ОХ и OY функций автокорреляции локальных аномалий силы тяжести от целевого горизонта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относятся к геофизическим методам глубинного структурного картирования нефтегазоперспективных поднятий, характеризующихся несоответствием структурных планов и различным горизонтом осадочного чехла.

Преимущественная область использования изобретения - определение соотношения структурных планов горизонтов осадочного чехла нефтегазодобывающих или нефтегазоперспективных районов, характеризующихся относительно хорошей изученностью верхней части геологического разреза и недостаточной освещенностью глубинного строения.

Известен способ определения соотношения структурных планов локальных поднятий, в котором по материалам бурения и/или сейсморазведки изучаемые (целевые) структурные поверхности локального поднятия сравнивают с базисным горизонтом путем нахождения коэффициентов соответствия площадей, планового положения поднятия, смещения планового положения вершины поднятия и амплитудного соответствия (Горелов А.А., К методике количественной оценки несоответствия структурных планов локальных поднятий в связи с изучением их генезиса//Направления и методика поисков и разведки нефти и газа (Юго-восток Русской платформы) - М.: Наука, 1985, - с. 58-62). Недостатком этого способа является ограниченная применимость, оно может быть применено только для получения соотношения структурных планов локальных поднятий, закартированных сейсморазведкой или бурением. Этот способ не может быть применен для прогнозного определения смещения свода локальных поднятий по целевым горизонтам, структурный план которых детально не освещен геолого-геофизическими методами. Недостатком этого способа является также то, что в нем не производят определение вектора смещения локальных поднятий.

Известен также способ определения соответствия структурных планов локальных поднятий, в котором по данным сейсморазведки и/или бурения производят геолого-статистический анализ частоты смещения вершин локальных поднятий по различным горизонтам разреза по условной сетке координат, ориентированный вдоль длинных и коротких осей поднятий (Хачатрян Р.О., Костенко А.Н., Суровиков Е. Я. Методика изучения несоответствия структурных планов нефтегазоносных локальных поднятий // Нефтегазовая геология и геофизика, 1988, N 1, с. 2-4). Недостатком этого способа также является ограниченная применимость только для изучения горизонтов, закартированных сейсморазведкой и/или бурением. Этот способ не позволяет также прогнозировать вектор смещения вершин локальных поднятий по глубинным горизонтам, не закартированным сейсморазведкой и/или бурением. Для прогнозирования смещения вершин локальных поднятий по незакартированным глубинным горизонтам необходимо проведение дополнительных сейсмических исследований, а в случае недостаточной информативности по этим горизонтам необходимо бурение глубоких скважин, что значительно удорожает исследования.

За прототип предполагаемого изобретения принят (Способ глубинного структурного картирования, обнаружения и измерения скрытых структурных целевых объектов и полезных ископаемых, авт. св. СССР N 1048441, кл. G 01 V 9/00), который по своей технической сущности и достигаемому положительному эффекту является наиболее близким к предлагаемому изобретению.

В этом способе измеряют вдоль различных направлений в естественных координатах деформографические характеристики кривизны по меньшей мере одной базовой структурной поверхности, при этом густоту дискретных наблюдений базовых поверхностей увеличивают с уменьшением радиусов кривизны и по закартированным таким образом поверхностям, используя деформографические функции связи, картируют остальную геологическую среду и определяют в ней скрытые структурные целевые объекты и/или полезные ископаемые.

В данном способе измерение деформографических характеристик производят вдоль различных направлений, при этом дискретность наблюдений базовых поверхностей обратно пропорциональна радиусам кривизны базовых поверхностей, полученные наблюдения деформированных поверхностей в соответствии с их эволютными графами, полями перемещений геологической среды при ее деформациях, а также ее геологическим строением и составом пород устанавливают деформографические функции связи, которые затем используют для картирования остальной геологической среды.

Существенными недостатками этого способа являются неопределенность азимутов и количества направлений, вдоль которых производятся измерения характеристик базовых поверхностей, отсутствие количественных связей между базовым и исследуемыми горизонтами, ограниченная применимость в районах, характеризующихся относительно низким соотношением структурных планов по различным горизонтам и, как следствие этого, затруднительность определения вектора смещения вершин локальных поднятий по различным горизонтам осадочного чехла.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение геологеологической информативности геофизических исследований и снижение объема дорогостоящих сейсмических исследований и/или глубокого бурения.

Поставленный технический результат достигается тем, что согласно способу глубинного структурного картирования, включающему площадные гравиметрические и профильные сейсмические измерения, полосовую фильтрацию гравиметрических данных, сейсмические и рекогносцировочные гравиметрические измерения проводят по двум взаимоортогональным профилям, совпадающим с направлениями длинной и короткой осей локального поднятия по базовому горизонту, на основе корреляционного анализа различных составляющих гравитационного поля и сейсмических данных определяют аномалии силы тяжести, соответствующие базовому и целевым горизонтам, по радиусам функции взаимной корреляции (ФВК) определяют модуль и направление вектора смещения вершины локального поднятия с использованием формул:



где

S - модуль вектора смещения, км;

A - направления вектора смещения, градус;

R_x и R_y - радиусы ФВК между аномалиями третьей вертикальной производной (W_zzz) для базового и целевого горизонтов, км.

площадную гравиметрическую съемку проводят, выбирая расстояние между пунктами и профилями более одной трети радиусов по осям X и Y функции автокорреляции (ФАК) аномалии силы тяжести от целевого горизонта, и используют в комплексе с сейсмическими данными по двум профилям для картирования целевого горизонта по всей площади.

Отличительными особенностями предложенного способа в сравнении с прототипом являются: 1) определенность азимутов и количества направлений, вдоль которых производятся измерения: 2) возможность определения вектора смещения вершины локального поднятия.

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию "новизна".

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем: по направлениям длинной и короткой осей локального поднятия закладывают два взаимоортогональных сейсмических профиля методом общей глубинной точки, которые должны пересекаться в вершине локального поднятия по базовому горизонту. За базовый горизонт, с которым сравнивают остальные, в том числе и исследуемый, принимают наиболее надежно картируемый сейсмическими исследованиями горизонт в верхней части разреза. По этим же направлениям прокладывают два рекогносцировочных гравиметрических профиля. Путем полосовой фильтрации (полосовые цифровые фильтры, пересчет в третьи вертикальные производные потенциала поля силы тяжести (W_zzz) путем аппроксимации наблюденного поля в пределах отрезков профиля различной длины полиномами, метод Саксова-Нигарда и др.) выделяют различные составляющие гравитационного поля, начиная с базового горизонта.

Между глубинами залегания сейсмических горизонтов и значениями локальных аномалий силы тяжести или значения W_zzz определяются ФВК. По значениям ФВК устанавливаются соответствие между сейсмическими горизонтами и аномалиями W_zzz. На следующем этапе определяют ФВК между аномалией W_zzz, соответствующей базовому горизонту, и аномалиями W_zzz, соответствующей целевым горизонтам, по обоим рекогносцировочным профилям, т.е. по соответствующим осям OX и OY. По значениям ФВК определяют их радиусы по соответствующим осям (R_x, R_y), как расстояние от начала координат до абсциссы максимума ФВК. По значениям R_x и R_y находят значение модуля S и азимута A вектора смещения вершины локального поднятия. Далее вычисляют ФАК локальных аномалий силы тяжести, соответствующих целевому горизонту, и находят радиусы ФАК. Затем выполняют площадные гравиметрические измерения, ориентируя гравиметрические профили вдоль вектора смещения вершины локального поднятия. Причем расстояния между профилями и пунктами гравиметрических измерений выбирают равными не более одной трети радиусов ФАК по осям X и Y соответственно. Путем полосовой фильтрации выделяют составляющую поля силы тяжести, соответствующую целевому горизонту, и строят карту локальных аномалий силы тяжести. Эту карту, используя связь между гравиметрическими и сейсмическими данными, полученную по двум рекогносцировочными профилями в виде уравнения регрессии, преобразуют в структурную карту по целевому горизонту.

На фиг. 1 приведена схема расположения сейсмических и рекогносцировочных гравиметрических профилей, где 1 - замкнутый контур локального поднятия по базовому горизонту; 2 - замкнутый контур локального поднятия по изучаемому (целевому) горизонту; 3 - сейсмические и рекогносцировочные гравиметирческие профили; R_x и R_y - проекции вектора смещения вершины локального поднятия; S - вектор смещения O и O" - центры локального поднятия по базовому и целевому горизонтам, X и Y - естественная система координат, ориентированная вдоль длинной и короткой осей локального поднятия по базовому горизонту; на фиг. 2 - графики ФВК для аномалий третьей вертикальной производной потенциала силы тяжести, соответствующей базовому и целевому горизонтам, где ФВК_х - функция взаимной корреляции вдоль оси OX; ФВК - ФВК ^y вдоль оси OY; на фиг. 3 - кривые (W_zzz) по субмеридиональному профилю, пересекающему Брагунское поднятие, полученное с использованием палеток длиной 4, 6 , 8, 10, 12 и 14 км.

Предлагаемое изобретение было апробировано на Брагунском Карарабулак-Ачалукском локальных поднятиях Терско-Каспийского прогиба. На территории прогиба перспективными в нефтегазоносном отношении являются подсолевые верхнеюрские отложения. Отсутствие информации о соотношении структурных планов слабоизученных верхнеюрских и относительно хорошо изученных сейсморазведкой и бурением, верхнемеловых отложений сдерживает поиски залежей нефти и газа в этих отложениях. В частности, на Карабулак-Ачалукской площади в предположении, что величина смещения свода по верхнеюрским отложениям относительно верхнемеловых составляет несколько км в южном направлении, к югу было пробурено несколько глубоких скважин, которые не подтвердили это предложение.

В пределах вышеуказанных антиклинальных поднятий по взаимоортогональным профилям была выполнена полосовая фильтрация гравиметрического поля путем вычисления третьей вертикальной производной потенциала силы тяжести (W_zzz) с использованием палеток различной длины. В результате корреляционного анализа было установлено, что со структурными особенностями верхнемеловых отложений наиболее тесно коррелируется кривая W_zzz (4 км). В то же время с характером поверхности оксфордских отложений наиболее тесно связана кривая W_zzz (12 км). Экстремум кривой W_zzz, соответствующей оксфордским отложениям, смещен относительно кривой W_zzz соответственно верхенмеловых отложений на величину 1,3 км. Аналогичный анализ кривых W_zzz по субширотному профилю, проходящему вдоль длинной оси поднятия, показал, что вдоль данного направления смещения практически отсутствуют. Исходя из этого, был сделан вывод о том, что подсолевым юрским (оксфордским) отложениям Брагунское поднятие смещено относительно верхнемеловых на указанную величину к югу вдоль направления короткой оси поднятия (А=202^o).

По результатам многомерного регрессионного анализа между гравиметрическими и сейсмическими данными было впервые для данного района построена структурная карта по поверхности оксфордским отложениям масштаба 1:100000.

Для Карабулак-Ачалукского поднятия установлено смещение свода поднятия по верхнеюрским отложениям на величину 0,5 км (А=192^o).

Как видно из представленных данных, предлагаемый способ глубинного структурного картирования в сравнении с известным (прототипом) позволяет повысить информативность геофизических исследований; уменьшить объем сейсмических исследований.

Предполагаемый способ может быть реализован при комплексировании геофизических методов (гравиметрического и сейсмического) при изучении сложнопостроенных геологических сред.