Карты изохрон что такое

Карты изохрон что такое

Сейсмостратиграфия

К наиболее распространенным геофизическим методам, применяемым в стратиграфии, относят сейсмические, палеомагнитные исследования, а также каротаж. Из всех средств, затрачиваемых в мире на геофизические исследования, около 90% приходится на сейсмические исследования. Фундаментальные представления о строении земной коры, ее внутренних слоях — гранитном, базальтовом, о важных границах, разделяющих эти слои, — границе Конрада, границе между гранитным и базальтовым слоем, границе Мохоровичича, разделяющей земную кору и мантию, были получены в результате внедрения сейсмических методов исследований. Новые научно-технические достижения в сейсморазведке позволили решать и другие, более сложные задачи в таких фундаментальных отраслях геологии, как стратиграфия и литология. Именно в этом смысле был предложен американскими геофизиками Вейлом, Митчумом и Тоддом термин «сейсмостратиграфия».

При сейсмических исследованиях картину внутреннего строения геологических недр наблюдают с помощью сейсмических, или упругих, волн, которые распространяются в различных породах с различной скоростью. Скорость распространения волн зависит от разных типов пород, их пористости и плотности. Принцип работы состоит в следующем. В какой-либо точке возбуждают упругие волны. Обычно сейсмические волны возбуждают с помощью взрывных источников с использованием скважин. Другие способы, например, сбрасывания груза, электродинамической вибрацией и др. нашли ограниченное применение, т. к. генерируемая при этом энергия обычно недостаточна.

Точки, которые служат источниками возбуждения упругих волн, называются пунктами взрыва. А ряд других точек, которые служат для регистрации времени прихода энергии уже отраженных и преломленных волн от границ разделов между слоями в земле, называют пунктами приема. Отраженные и преломленные волны достигают поверхности Земли и регистрируются специальными приборами — сейсмоприемниками. Колебания сейсмоприемников преобразуются в фотоизображения вертикального разреза толщи пород. Такие разрезы в сейсморазведке называются временными разрезами.

Пример временного разреза

В сейсморазведке существует понятие «акустическая жесткость» (произведение плотности пород на скорость распространения в них упругих волн). Чем больше перепад акустической жесткости на границе раздела двух сред, тем выше интенсивность отраженных волн. Границы пород, на которых происходит отражение волн, называют отражающими. Если перепад акустической жесткости более 10%, то такие отражающие границы называют сильными, опорными или сейсмическими реперами. В разрезах, как правило, опорные границы единичны, поэтому были разработаны методики регистрации слабых отражающих границ, которые заполняют пространство между сейсмическими реперами. Интерпретация таких границ и сопоставление с данными бурения в хорошо изученных районах позволяет получать по временным разрезам значительный объем стратиграфической информации.

На современных сейсмических разрезах выделяются не только изображения от сильноотражающих границ (сейсмических реперов), но и от большого количества менее интенсивных границ, заполняющих поля между сейсмическими реперами. Оказалось, что многие слабые границы располагаются не параллельно основным границам, а под разными углами к ним. Такая ориентировка неслучайна и отражает фундаментальные свойства реальных сред, которые используются при сейсмостратиграфическом анализе.

Сейсмические отражающие границы, как показал сейсмостратиграфический анализ, в масштабе геологического времени могут считаться изохронными. Это означает, что можно определить последовательность напластования и провести сопоставление одновозрастных толщ, т.е. выполнить основные стратиграфические процедуры. Ход рассуждений здесь следующий. Как выяснилось, скачок акустической жесткости на границах толщ обусловлен либо достаточно резкими изменениями условий осадконакопления, либо перерывом в осадконакоплении. Отложения, сформировавшиеся до перерыва, будут более плотными (с большей скоростью упругих волн), чем отложения, накопившиеся после перерыва. Скачок акустической жесткости на этом рубеже (сильная отражающая граница) будет изображать рельеф дна палеоводоёма в момент начала нового этапа осадконакопления.

Другая возможность сейсмостратиграфического анализа — выявление поверхностей стратиграфических несогласий. Несогласия фиксируются по сближению отражающих границ и по выклиниванию вблизи сейсмических реперов. По границам несогласий сейсмостратиграфические разрезы расчленяются на объемные геологические тела разных размеров, называемые сейсмическими комплексами и сейсмическими фациями.

Временной разрез является временным представлением геологического разреза, т. е. отражающие границы изображаются на нем в виде функции времени пробега волны от пункта взрыва до пункта регистрации. Если скорости распространения сейсмических волн до целевых отражающих горизонтов известны с достаточной точностью, то временной разрез можно трансформировать в глубинный. Существуют несколько методических приемов преобразования, но основа их одинаковая: времена отраженных волн преобразуются в глубины.

Глубинные сейсмические разрезы всегда точно соответствуют реальным геологическим разрезам. Для обеспечения достоверной геологической интерпретации сейсморазведочных данных нужно располагать пространственными (площадными, региональными) наблюдениями и покрыть исследуемую площадь достаточно плотной сетью увязанных между собой профилей

Если таковые исследования проведены, то по полученным данным строят следующие карты.

Первая из составляемых карт — карта изохрон— представляет площадное распределение времен отражения от некоего отражающего горизонта. Трассирование любого горизонта начинается в том месте, где он четко определен и надежно стратифицирован. Для стратиграфической привязки отражающих горизонтов лучше всего используются данные сейсмокаротажа. Прежде всего; стратиграфически привязанный сейсмический горизонт нужно проследить по всем другим профилям. Следующая операция — на карту расположения сейсмических профилей выписываются значения времен отражения. Точки карт, имеющие одинаковые значения времени отражения, соединяются линиями, и в результате мы получаем карту изохрон. На ней изображаются времена пробега отдельных отражений до картируемого отражающего горизонта. С целью представления глубинного строения района обычно строят карты изохрон по нескольким отражающим горизонтам.

Преимущество карт изохрон заключается в сравнительной простоте их построения по сейсмическим данным. Их главный недостаток состоит в том, что аномалии на картах изохрон в действительности являются аномалиями скоростной характеристики разреза. Подобные трудности интерпретации возрастают с увеличением сложности тектонического строения изучаемых структурных элементов. Кроме того, с глубиной уменьшается точность определения средней скорости из-за увеличения числа слоев с неизвестными скоростями. А изменение точности скорости на 5 % может привести к ошибке в определении глубины на 200 м для глубины 4 км.

Именно из-за неопределенности, содержащейся в картах изохрон, выбор точек заложения поисковых скважин производится по структурным картам, т. е. по картам изоглубин залегания отражающих горизонтов, и только при весьма простых геологических и тектонических условиях можно для этих целей пользоваться картами изохрон. Исходными данными для построения структурных карт служат:

1) временные сейсмические разрезы;

2) глубинные сейсмические разрезы;

3) карты изохрон, трансформированные в глубинные.

На карту расположения сейсмических профилей выносят значения глубин залегания отражающих горизонтов, например глубин, вычисленных для пикетов взрыва. Затем одинаковые значения глубины залегания определенного горизонта соединяются между собой, и получается структурная карта, которая напоминает топографическую, только вместо изолиний превышения рельефа местности над уровнем моря на ней нанесены линии изоглубин. В данном способе построения структурных карт предполагается, что закартированный отражающий горизонт однозначно прослежен на всех сейсмических разрезах и все разрывные нарушения учтены и вынесены на карту. Имеются программы вычисления на ЭВМ глубин залегания отражающих горизонтов, выделяемых на временных разрезах.

Вместе с термином «сейсмостратиграфия», заимствованным из англоязычной литературы, в отечественные публикации по этой проблеме вошел термин «сейсмофация». В англоязычной литературе под «сейсмофацией» понимается трехмерное тело, образуемое группой отражений (двухмерных поверхностей), которым свойствен набор параметров, отличный от параметров соседних сейсмофациальных единиц. Пространственная характеристика сейсмофациальной единицы складывается из конфигурации ее внешних поверхностей и конфигурации поверхностей синфазности, расположенных внутри ее.

Таким образом, американские авторы, которые ввели в геолого-геофизическую терминологию понятие «сейсмофация», употребляют термин «фация» совсем в ином смысле, нежели отечественные литологи, понимающие фацию как условия осадконакопления, единицу геологической среды осадконакопления, единицу палеоландшафта. В конечном счете «сейсмофация» представляет собой определенную форму сейсмической записи, как правило, отражающую характер напластования внутри исследуемой толщи.

Сейсмостратиграфический анализ основывается на изучении сейсмогеологических поверхностей раздела как внешних граничных поверхностей осадочных комплексов, так и «сейсмофаций», т. е. характера и напластований внутри границ. Цель анализа — расчленение сейсмического разреза на некоторые аналоги осадочных комплексов — сейсмические комплексы, генетически увязанные с тектоноседиментационными особенностями развития и строения бассейна. На начальном этапе сейсмостратиграфического анализа прежде всего выделяются стратиграфические несогласия, положительные и отрицательные тектонические формы (грабены, горсты, диапиры и др.), крупные зоны выклиниваний, а затем и более мелкие объекты, с которыми генетически могут быть связаны неантиклинальные ловушки (крупные органогенные постройки, останцы, врезы и т. д.). Производится также сопоставление выделенных комплексов с региональными и общими стратиграфическими шкалами, определяются возраст и соответствие этих комплексов известным стратонам (ярусам, подъярусам, свитам, пачкам и т. п.).

Сейсмофациальный анализ основывается на изучении внутреннего строения осадочных комплексов по сейсмическим данным и имеет целью выяснение палеотектонических и палеогеографических условий формирования осадочных комплексов, их формационной принадлежности. Базовой информацией этого анализа служат типы сейсмофаций, интерпретируемые с палеотектонической (прогибание, компенсированное или некомпенсированное осадконакопление) и палеогеографической точек зрения.

Основные положения сейсмостратиграфического анализа

Основные конструктивные положения сейсмостратиграфического анализа базируются на признании хроностратиграфической значимости сейсмогеологических границ и заключенных между ними сейсмических комплексов при соответствии последних определенным генетическим осадочным формациям и их сочетаниям.

Хроностратиграфические возможности сейсмического метода

Под стратиграфическим горизонтом в узком смысле понимается синхронный горизонт, обеспечивающий хронологическую корреляцию геологических пород. Именно в этом, хроностратиграфическом смысле, чаще всего и применяется понятие стратиграфической корреляции в сейсмостратиграфии.

Основополагающей является гипотеза о том, что сейсмические отражающие границы приурочены к поверхностям напластования, т.е. скрытым или явным перерывам осадконакопления, и служат хроностратиграфическими реперами. Это позволяет определять по осям синфазности последовательность напластования и прослеживать границы относительно одновозрастных толщ, что, в конечном счете, приводит к решению основной задачи сейсмостратиграфического анализа — расчленению разреза на условно одновозрастные толщи. В этом случае отражающие горизонты, приуроченные к кровле и подошве сейсмического комплекса, фиксируют полный возрастной диапазон комплекса в областях согласного залегания и уменьшение этого диапазона в районах несогласного залегания. Но и несогласие оказывается важным в хроностратиграфическом смысле, поскольку породы, расположенные выше несогласия, практически всегда более молодые, чем расположенные ниже (за исключением постседиментационно опрокинутых слоев). Если сейсмические горизонты увязываются с биостратиграфическими границами, то сейсмические комплексы могут оказаться сопоставимыми со стандартными временными стратиграфическими подразделениями (системами, отделами, ярусами, свитами и т. п.).

Сейсмические границы, как правило, соответствуют поверхностям перерывов в осадконакоплении. В общем случае две любые смежные толщи, разделенные перерывом в осадконакоплении, следует считать несогласно залегающими, поскольку длительный перерыв всегда сопровождается определенным размывом отложений на отдельных участках бассейна, в результате чего верхняя толща оказывается залегающей на разновозрастных слоях. Точно также литологически однородная и даже примерно выдержанная по мощности песчаная или карбонатная пачка, сформированная в процессе трансгрессии палеоморя, может оказаться существенно разновозрастной, омолаживаясь в направлении перемещения береговой линии.

Однако в практике сейсморазведки несогласным залеганием обычно считают такое, которое фиксируется визуально обнаруживаемым по сейсмическим разрезам угловым несогласием.

Сейсмостратиграфические подразделения —геологические тела, которые выделяются в сейсмометрических границах. Последние представлены основными типами — сейсмогори зонта ми и сейсмическими комплексами.

Сейсмогоризонт — поверхность внутри интервала геологического разреза, в котором формируется латерально устойчивый (когерентный) сейсмический сигнал, отвечающий волне определенного типа (отраженной, преломленной, обменной). Сейсмогоризонт соответствует избираемой особенности записи сейсмического сигнала (обычно главному экстремуму или вступлению) и его следует соотносить с латерально наиболее устойчивым и резким литологическим разделом внутри волнооб-разующей толщи, который играет существенную (иногда доминантную роль) в образовании сейсмического сигнала.

Сейсмические комплексы: принципы выделений и таксономия

Сейсмический комплекс представляет собой акустическое отображение осадочного комплекса пород или отдельных его элементов. Пространственная характеристика сейсмического комплекса складывается из геометрии его внешних поверхностей (сейсмоморфологии) и конфигурации поверхностей синфазности внутри него (сейсмофаций).

Макрокомплекс сейсмический (МК_С) — сейсмический образ трехмерного геологического тела, ограниченного сейсмогеологическими границами, в общем случае связанными с региональными поверхностями несогласий или перерывами осадконакопления, определяемого набором устанавливаемых по сейсмическим материалам морфологических, текстурных (сейсмофациальных), параметрических характеристик и отвечающего осадочному формационному комплексу, формирующемуся в течение крупных этажей геологической истории.

Мощность отложений, охватываемых МК_С, может соответствовать сотням метрам— нескольким километрам. В стратиграфической номенклатуре MK_с может соответствовать ярусу, подъярусу,

Комплекс сейсмический (Kс) — сейсмический образ трехмерного геологического тела, ограниченного, с одной стороны, (в подошве или в кровле) сейсмогеологической границей (в общем случае связанной с поверхностью несогласия или перерывом седиментации), а с другой — слоевой границей (скрытым перерывом), определяемой набором морфологических, сейсмофациальных и параметрических характеристик и отвечающего семейству осадочных формаций, формирующихся на определенных (трансгрессивных или регрессивных) фазах тектонических этапов. Мощности комплекса — в пределах 0,1—1 км.

Подкомплекс сейсмический (ПК_С) — сейсмический образ трехмерного геологического тела, ограниченного слоевыми разделами или эрозионными поверхностями, не приводящими к образованию видимого несогласия в залегании с ниже- и вышерасположенными телами, определяемого совокупностью морфологических, сейсмофациальных и параметрических характеристик и соответствующего одной или нескольким генетически связанным, сопряженным осадочным формациям. Мощности (п х 10)—100 м.

Клиноформа образуется при латеральном заполнении бассейна осадками в условиях некомпенсируемого погружения его дна и обычно представлена набором однонаправленных клиньев сигмовидной формы.

Покров — породнослоевая ассоциация, образующаяся при вертикальной аккреции 154 осадочной толщи в условиях обычно компенсируемого осадконакоплением погружения и представляющая собой комплекс параллельно-слоистых субгоризонтальных в палеоплане отложений. Покровы образуются как в течение стабильной в тектоническом отношении стадии развития бассейна, так и при его погружении или подъеме. Соответственно различают покровные комплексы стабильного, трансгрессивного и регрессивного строения. Кроме того, выделяют конденсированные покровы, формирование которых в отличие от обычных покровов происходит в обстановке региональной некомпенсации.

Микрокомплекс сейсмический (МКс) является составной частью ПК_С (подкомплекса сейсмического) и представляет собой микроклиноформу или микропокров, образованный за счет цикличности колебаний уровня моря. Микрокомплексы, как правило, отделяются друг от друга некоторым перерывом в осадконакоплении, поэтому к их поверхностям могут приурочиваться интенсивные и протяженные сейсмические границы. Мощность п—(п Х 10) м. Обычно соответствует пачке слоев.

Слой сейсмический (СС) — составная часть МК_С. Он представляет собой сейсмическое изображение геологического слоя, объединяющего отложения с общими литологическим и признаками, закономерно изменяющимися по простиранию в зависимости от изменения фациальной обстановки осадконакопления.

Отражающая поверхность (ОП) является не поверхностью, а трехмерным геологическим телом с мощностью меньшей разрешающей способности сейсморазведки, вследствие чего сейсмическое изображение такого тела имеет вид площадки при однополупериодном представлении элементарного сейсмического сигнала. В стратиграфическом отношении ОП соответствует участкам перехода от одного слоя к другому или маломощным отдельным слоям.

В рассмотренных определениях сейсмических комплексов используется ряд признаков (морфологических, сейсмофациальных (текстурных), параметрических), и по каждому из этих признаков границы могут быть установлены различно, так что контуры отдельных сейсмических признаков могут не совпадать.

Эвстатические колебания уровня Мирового океана

Как уже было показано, сейсмические разрезы дают возможность определения относительного возраста по принципу Стенона. Датировка осадочных толщ в единицах общей стратиграфической шкалы, производимая биостратиграфическим методом, становится в этих условиях невозможной. Для этого сотрудниками фирмы «Exxon» (Vail et all) был предложен новый метод, основанный на гипотезе цикличных колебаний уровня Мирового океана.

Явления глобальных изменений уровня моря на протяжении геологического времени вызывают все возрастающий интерес.

Изменения уровня моря привлекаются для объяснения геологических явлений с XVIII в., со времен Дж. Геттона. Время и амплитуда этих изменений рассчитывались исходя из следующих факторов:

1) площади континентов, остававшейся погруженной на протяжении определенных интервалов времени в прошлом;

2) величины изменений скорости спрединга океанических хребтов во времени. При этом подходе ошибки обусловлены использованием только одной гипсометрической кривой на протяжении времени;

3) данных сейсмической стратиграфии. Определенная последовательность стратиграфических свойств устанавливается по сейсмической записи, на которой выявляются поверхности отражения сейсмических волн. Эти поверхности отвечают изменениям уровня моря и могут быть скоррелированы с глобальными циклами уровня моря.

Построение концепции изменяющегося уровня моря основывалось на нескольких последовательных стадиях изучения. В начале были проинтерпретированы сейсмические разрезы всех континентов (исключая Антарктиду) и прилегающих морей. Они рассматривались как хроностратиграфические схемы и были проконтролированы биостратиграфическими данными. Затем исходя из этих хроностратиграфических схем были построены схемы циклов относительного изменения уровня моря для каждого изученного региона. Наконец составлена интегрированная схема глобальных циклов, которую рассматривают «просто как модальное среднее из скоррелированных региональных циклов».

На региональных и глобальных схемах циклов различаются циклы второго порядка, или суперциклы продолжительностью 10—80 млн лет, и циклы третьего порядка продолжительностью 1—10 млн лет.

Цикл включает в себя повышение уровня моря, его стабилизацию и последующее понижение. В начале цикла (трансгрессия) осадконакопление идет на шельфе. В конце цикла осадконакопление смещается на континентальный склон и абиссальную равнину, а осадки шельфа размываются. Анализ временных разрезов позволяет строить графики колебаний уровня моря и выделять интервалы очень высокого (highstand, HST) или очень низкого (lowstand, LST) его стояния. Сопоставление построенных графиков с мировой шкалой дает приблизительную датировку возраста осадочных толщ, не вскрытых бурением.

Источник

Методика построения карты изохрон отражающего горизонта А и структурной карты поверхности доюрского основания осадочного чехла территории ХМАО

Рис. 1. Структурная карта по кровле доюрских отложений территории ХМАО

Кроме материалов площадных работ 752 сейсмических партий были привлечены данные по региональным профилям (17116 км) и по каркасной сети композитных профилей Фроловской (7888 км), Юганской (3702 км) и Шаимской (2055 км) зон, всего 30763 км профилей, а также данные по глубине залегания пород доюрского основания в 2757 скважинах. Несмотря на значительный объем информации, нижняя часть осадочного чехла на больших участках территории округа по-прежнему не охарактеризована сейсмической информацией и данными бурения.

Методика региональных структурных построений отработана в ЦРН в период с 1993 по 2002 годы В.И. Пятковым, сформировавшим цифровой структурный каркас осадочного чехла центральной части Западной Сибири. Методика предполагает построение по каждому отражающему горизонту карты изохрон, карты средних скоростей и структурной карты.

Задача построения карт изохрон в условиях, когда имеются большие невязки в значениях Т0 по горизонтам в крестах сейсмопрофилей, представляется неоднозначной. В настоящее время в таких случаях используется либо механизм «разбрасывания невязок», либо удаление части информации. При построении структурной карты по поверхности доюрского основания авторы применили несколько измененную методику. Основные отличия заключаются в следующем.

Вместо аппроксимации отражающего горизонта по значениям t0 на профилях применяется аппроксимация производных t0 по направлению профиля. Для построения карты изохрон это практически эквивалентные операции, поскольку две непрерывные поверх ности с одинаковыми в каждой точке производными различаются на константу. С точки зрения устойчивости решения задачи картирования, использование производных предпочтительнее, особенно на участках с разреженными данными:

производные более информативны, чем значения. Это легко видеть на примере с двумя точками, знание значений в которых позволяет провести прямую, тогда как знание производных дает возможность провести кривую, в том числе даже с экстремумом между точками, если производные имеют разные знаки. Поэтому при равных объемах наблюдений форма поверхности восстанавливается по значениям производных устойчивее, чем по значениям функции;
аппроксимация производных элиминирует проблему минимизации невязки t0 в крестах профилей сейсмопартий. Этой проблемы просто не существует, поскольку на каждом профиле учитывается только форма отражающего горизонта, а некоторый общий уровень, на который выводится согласованная форма горизонта, определяется из других соображений.

Этот подход ранее использован при построении региональных структурных карт по отражающим и стратиграфическим горизонтам Днепровско-Донецкой впадины.

Проблема согласованности формы отражающего горизонта по данным разных сейсмопартий на участках пересечения их площадей работ не имеет формального решения. Если данные двух партий противоречивы, то в зависимости от степени доверия к результатам этих сейсмопартий нужно отдавать предпочтение одной из них, понижая, например, вес данных другой сейсмопартии. Мы выбрали возможно упрощенный, но относительно формализованный способ – на участке перекрытия используются данные более поздних работ.

Уровень приведения восстановленной формы отражающего горизонта А первоначально планировалось определять по значениям t0 нескольких десятков сейсмопартий, равномерно распределенных по территории региона и являющихся – каждая в своем районе – наиболее поздними. В районах округа, не охарактеризованных имеющимися сейсмическими данными, планировалось использовать значения t0 ОГ А на региональных профилях. По рекомендации Г.М. Рещикова информация по региональным сейсмическим профилям использована в качестве уровня приведения на всей территории округа. С этой целью произведено прослеживание горизонта А на 17 тыс.км региональных профилей. Дополнительно использованы результаты прослеживания ОГ А по композитным псевдорегиональным профилям Фроловской, Юганской и Шаимской зон.

В связи с неравномерным покрытием территории округа имеющимися сейсмическими данными для построения карты на не охарактеризованных ими участках необходимо привлекать косвенную информацию. Обычно в ЦРН с этой целью используется карта по отражающему горизонту Б (см., например, [1]), построенная по данным наибольшего числа сейсмопартий. Поскольку авторы располагали двумя вариантами карт, построенных по заказу ЦРН непосредственно по ОГ А (генерализованная – В.К. Коркунов, В.М. Межаков, 2001 и среднемасштабная – С.Г. Кузменков, А.Н. Задоенко, 2001), в качестве косвенной информации в одном из вариантов построений использована одна из них, а именно – среднемасштабная сводная структурная карта. При окончательном построении структурной карты использованы фрагменты обеих сводных карт и карты изохрон по отражающему горизонту Б (В.И. Пятков, И.И. Одношевная, 2002).

При построении регионального цифрового структурного каркаса масштаба 1:200000 в ЦРН используется двухкилометровый шаг сетки аппроксимирующего сплайна. Это автоматически обеспечивает необходимую для данного масштаба генерализацию карты. При построении структурной карты по поверхности доюрских отложений авторы использовали более детальную сетку сплайна с шагом 500 метров, исходя из следующих соображений. Такая сетка позволяет восстановить мелкие детали морфологии отражающего горизонта, содержащиеся в информации сейсмических партий. Поэтому на площади работ конкретной сейсмопартии результирующая карта отражает, как правило, форму карты изохрон этой с/п – естественно при отсутствии противоречий с данными соседних партий. Генерализация детальной карты осуществляется выбором сечения изолиний, в необходи мых случаях могут также использоваться механизмы фильтрации.

Прослеживание горизонта А на региональных профилях. Отражающий горизонт А приурочен к границе стратиграфического несогласия между доюрским основанием и осадочным чехлом. Сейсмическая картина в интервале горизонта А определяется структурным планом поверхности несогласия и внутренней структурой разделяемых им комплексов. Это региональный динамически выраженный горизонт. Но корреляция отражений, отождествляемых с ним, на отдельных участках затруднена из-за дискретности и интерференционности записи, невыдержанности динамических характеристик, что обусловлено изменчивостью вещественного состава пород фундамента, шероховатостью и сложной морфологией границы, наличием большого количества тектонических нарушений, тонкослоистостью выше- и нижезалегающих отложений. Горизонт А обычно прослеживается по последним динамически выраженным волнам в низах осадочного чехла.

Корреляция отраженной волны А по сети региональных профилей выполнена в интерпретационном комплексе Integral Plus. Необходимо отметить, что в базе региональных профилей собраны сейсморазведочные материалы разных лет, начиная с 1976 года, полученные с применением различной регистрирующей аппаратуры, при различных условиях возбуждения сейсмических колебаний. Обрабатывающие комплексы и графы обработки сейсмических материалов разных лет также значительно отличаются друг от друга. Несмотря на все это, волновая картина на пересечениях профилей опознаваема. Часть представленных в базе временных разрезов имеет низкое качество. Есть небольшие участки, где из-за этого проследить отраженную волну А не удалось. Для более уверенного прослеживания проводился анализ толщи Б-А по всему объему профилей.

В целом качество временных разрезов, представленных в базе региональных профилей, позволило выполнить корреляцию отраженной волны А на всей территории ХМАО.

Граница между отложениями осадочного чехла и фундамента хорошо контролируется, как правило, сменой волновой картины на временных разрезах там, где имеют место приподнятые части (выступы) фундамента, а также в ряде случаев и в других структурных условиях, когда волновая картина в доюрском основании характеризуется серией крутонаклонных отражений, выходящих на предъюрскую поверхность с резким угловым несогласием. Довольно сложно, по мнению авторов, выполнить корреляцию отраженной волны А в прогибах, где получили развитие отложения промежуточного структурного этажа. На таких участках в интересующем нас интервале временного разреза наблюдается серия параллельных хорошо динамически выраженных отражений. В таких случаях появляется несколько вариантов корреляции, и без данных бурения практически невозможно однозначно определить положение горизонта А (большинство скважин, по которым сделана привязка в рамках данной работы, приурочено к поднятиям, т.е. к выступам фундамента). Сходимость выполненной корреляции отраженной волны А проверена построением карты невязок. Максимальная невязка в крестах региональных профилей составила 26 мс.

Пересмотр материалов по скважинам, вскрывшим доюрские образования. Отражающий горизонт А приурочен к кровле доюрского основания. Для его геологической идентификации в разрезах различных скважин бралась верхняя из следующих границ: кровля туринской серии, кровля коры выветривания или кровля неизмененных пород фундамента. При построении структурной карты по отражающему горизонту А (подошва осадочного чехла) использовались стратиграфические разбивки Интегрированной базы данных Научно-аналитического центра, выполненные разными авторами — (Белоусов С.Л., Елисеев В.Г., Мухер А.Г., Рубина Т.В. и др.). Всего в картопостроении участвовало более 2757 скважин, в том числе по территории ХМАО — 2563 скважины.

Предварительно был проведен анализ соответствия отметок доюрских образований, имеющихся в интегрированной БД Центра по различным авторам, и стратиграфических разбивок, использованных при составлении сводных структурных карт по отражающему горизонту А. Было установлено, что совпадение стратиграфических разбивок или незначительное (менее 10 метров) расхождение наблюдается в 1912 скважинах. Расхождение в разбивках от 10 до 20 м наблюдается в 663 скважинах, от 20 до 50 м — в 111 скважинах и более 50 м — в 71 скважине.

Значительное количество скважин, имеющих различные отметки доюрских образований у разных авторов, свидетельствует, с одной стороны, о недостатке информации по керну, который мог бы дать однозначный ответ, с другой, — о сложности и неоднозначности выделения этой границы методами ГИС и сейс мическими материалами, особенно в тех случаях, где под юрскими отложениями залегают эффузивно-осадочные толщи триаса (туринская серия).

В связи с этим был проведен пересмотр стратиграфических «разбивок» с целью установления наиболее достоверной отметки доюрских образований. При этом использовались: материалы комплекса ГИС (ПС, КС, ГК, НГК, НКТ, ИК, каверномер и т.д.) и поинтервальное описание керна. Полученные стратиграфические разбивки «увязывались» с данными сейсмических исследований. Дальнейшая корректировка данных проводилась путем картопостроения. Если какие-либо скважины не вписывались в общий структурный фон, они пересматривались еще раз и по возможности отметка доюрских образований уточнялась. Тем не менее, оставались скважины, по которым нельзя было принять однозначного решения. В этом случае брались разбивки того автора, которые вписывались в общий структурный фон и не противоречили геологической ситуации. В противном случае они исключались из структурных построений, хотя таких скважин было немного.

Таким образом, при построении структурной карты по отражающему сейсмическому горизонту А использовались стратиграфические разбивки различной степени достоверности. Разбивки высокой степени достоверности хорошо выделяются методами ГИС, нередко подтверждены керновыми данными и сейсмическими материалами. Таких разбивок преобладающее большинство, порядка 1950. Разбивки средней степени достоверности выделяются методами ГИС и сейсмическими материалами, но зачастую не подтверждены керном. Разбивки низкой степени достоверности неоднозначно выделяются методами ГИС и сейсмическими материалами и не подтверждены керном (71 скважина).

Увязка региональных и композитных профилей. При построении карты изохрон отраженной волны А в качестве каркаса, на уровень которого выводится форма горизонта, используются региональная сеть профилей и композитные профили по Юганской (А.Г. Кузнецов, А.Д. Боровых, 2002), Фроловской и Шаимской зонам (В.П. Игошкин, Д.П. Куликов, 2002). Результаты прослеживания отражающего горизонта А по перечисленным группам профилей не увязаны между собой. Максимальные невязки составляют 150–250 мс. Наибольшие расхождения наблюдаются во Фроловской и Юганской зонах (до 250 мс). Для минимизации расхождений в исходных данных (невязок) из композитных профилей были удалены участки (или профили целиком), совпадающие с региональной сетью профилей, после чего была выполнена автоматическая увязка оставшихся композитных профилей с региональной сетью. Для этого решалась задача картопостроения (с шагом сетки сплайна 3000 м), в которой данные по зонам использовались с оптимизацией по вертикальному сдвигу. На основе решенной задачи произведена корректировка исходных данных (введены вычисленные поправки) по композитным профилям.

После корректировки данных максимальные невязки составили: 80 мс – по Фроловской, 40 мс – Юганской и 70 мс — Шаимской зонам. Если до корректировки среднеквадратические отклонения составляли 4.5 мс – для региональной сети, 28 мс – для Фроловской зоны, 21 мс – для Юганской, Шаимской – 4.2 мс, то после корректировки они составили 4.2 мс, 3 мс, 3.4 мс, соответственно.

Учет данных сейсмопартий. В построениях используются данные о значениях t0 в пикетах 721 сейсмопартии, с которыми производятся следующие операции:

1. Определяются контуры каждой из сейсмопартий.

2. Значения t0 в пикетах каждого профиля аппроксимируются одномерным сплайном, после чего в пикетах рассчитываются первые производные по направлению профиля. Шаг аппроксимации значений t0 в пикетах профиля выбирается равным шагу картирования (т.е. 500 м). При таком шаге аппроксимации среднеквадратическое отклонение, рассчитанное по всем профилям, составляет 7.4 мс.

3. В областях пересечения сейсмопартий разных лет удаляются данные более ранних сейсмопартий.

Кроме того, используются данные по 10 с/п, представленные числовыми сетками из отчетов сейсмопартий. Сетки пересчитаны в общую систему координат и переаппроксимированы. По полученным локальным картам вычислены первые производные, которые использованы в общих построениях.

Построение карты изохрон. Наряду со значениями t0 отражающего горизонта А в пикетах региональных сейсмических профилей и производными времени, вычисленными в пикетах профилей площадных сейсмопартий, при построении карты изохрон (на участках отсутствия данных о значениях t0 отражающего горизонта А) привлекалась дополнительная информация:

Дежурная (регулярно обновляющаяся в ЦРН) карта изохрон по отражающему горизонту Б, построенная с шагом сетки сплайна 2 км.
Сводная среднемасштабная структурная карта по горизонту А, а также генерализованная сводная структурная карта по горизонту А.

Дополнительная информация используется только за пределами контуров сейсмопартий и участвует в задаче в качестве первых производных. Данные структурных карт по горизонту А входят в задачу с оптимизирующим множителем (=0.8), который соответствует средней разности в углах наклона карты изохрон и структурной карты.

Собственно построение карты изохрон отражающего горизонта А выполняется в два этапа. Первоначально строится генерализованная карта изохрон (тренд с шагом сетки 5000 м). На эту карту налагается условие «гладкости» (в смысле минимальной изменчивости градиента) и требование, чтобы искомая поверхность не выходила за пределы интервала значений t0 исходных данных. Все построенные генерализованные поверхности находились в пределах 200–3200 мс. Тренд используется в качестве подложки (по производным) при построении детальной карты изохрон.

На втором этапе строится детальная карта с шагом сетки 500 м с использованием всех вышеуказанных данных. Максимальные отклонения от композитных и региональных профилей находятся в пределах 35–70 мс. Следует заметить, что эти максимальные отклонения группируются в крестах профилей, которые невозможно увязать друг с другом простым вертикальным перемещением. Среднеквадратическое отклонение от данных составляет 1.9–3.5 мс.

Построение структурной карты. При построении структурной карты используются:

1. Первое приближение структурной карты, получаемое перемножением карт изохрон и скоростей. Шаг сетки этой карты равен шагу сетки детальной карты изохрон, т.е. 500 м. Генерализованная карта скоростей строится с шагом 5000 м на основе отметок скважин, вскрывших доюрские отложения, и рассчитанных в них значений скорости. В качестве дополнительной информации привлекается генерализованная карта изохрон. Поскольку скорость распространения сейсмических колебаний имеет тенденцию к увеличению с глубиной, тренд средней скорости должен напоминать по форме тренд карты изохрон. Поэтому данные этой карты входили в задачу в качестве первых производных с оптимизацией по неизвестному множителю. Так же, как и от генерализованной карты изохрон, на карту скоростей налагалось условие «гладкости» и нахождение в пределах 1600–3000 м/с. В результате полученная карта скоростей находится в указанных пределах величин, соответствует данным в скважинах и наследует морфологию генерализованной карты изохрон.

2. Скважины, вскрывшие фундамент. При построении вариантов структурной карты используется 2540 скважин (в этих точках вычислялись значения t0, а затем и скорости), остальные 217 оставляются для проверки качества построения. В дальнейшем, при построении окончательного варианта карты, использовались данные всех 2757 скважин.

3. В северо-западной части ХМАО, где отсутствуют данные сейсморазведки, дополнительно используется фрагмент генерализованной сводной структурной карты по горизонту А, построенный по потенциальным полям.

И первое приближение структурной карты, и фрагмент сводной структурной карты на северо-западе ХМАО используются в качестве подложки по первым производным. Данные по скважинам обеспечивают точную привязку поверхности по глубине.

Варианты структурной карты, полученные при разных параметрах построений и различной использованной информации, сравнивались по прогнозирующей способности. Последняя определялась по среднеквадратической и максимальной ошибке прогноза отметки доюр ских отложений в 217 контрольных скважинах.

Расположение контрольных скважин выбиралось таким образом, чтобы они относительно равномерно покрывали территорию округа (пропорционально плотности распределения скважин, вскрывших доюрские отложения). Второй критерий отбора – не слишком большое удаление контрольных скважин от ближайших к ним, т.е. одиночные скважины не включались в контрольную выборку. Это обусловлено тем обстоятельством, что дальняя экстраполяция на участки, не охарактеризованная данными бурения и сейсморазведки, заведомо имеет низкую точность прогноза. Поэтому данные по одиночно расположенным скважинам эффективнее использовать для правильного определения тренда поверхности на таких участках.

При использовании в качестве дополнительной информации карты изохрон по горизонту Б варьиро валась величина коэффициента выполаживания. Смысл коэффициента выполаживания – снижение =1.2, =1.5 контрастности (среднего угла наклона крыльев) структур горизонта Б по отношению к горизонту А. В каждом из вариантов по полученной карте изохрон выполнялось построение тренда средней скорости, а затем структурной карты, по которой производилось сравнение результатов вычислений с контрольными скважинами. Наилучшая статистика построений получена при =1.5. Среднеквадратическое отклонение поверхности от контрольных скважин составило 58.5 м, а максимальное – 204 м.

Скважин, отклонения в которых составили более 100 м, выявлено 20 из 217. Интересно отметить, что при разных вариантах построений число контрольных точек с большими отклонениями почти не менялось. Скважины, в которых ошибка прогноза превысила 100 м, разбросаны по всей территории округа. Нельзя сказать, что все они концентрируются на участках с наиболее редкой сетью данных, хотя есть и такие. Большие ошибки также возникают при наличии резких градиентов структурных форм.

Рис. 2. Схема расположения исходных данных и косвенной информации, использованных при построении структурных карт

Окончательная структурная карта построена по всему имеющемуся объему информации, т.е. по 2757 скважинам, всем сейсмопартиям, региональным и композитным профилям (см.рис. 2). Косвенная информация, использованная на участках отсутствия данных о значениях tо в пикетах сейсмических профилей:

— крайний северо-запад территории – фрагмент генерализованной сводной структурной карты, построенный по потенциальным полям;

— восточная часть листа Р-44 – фрагмент этой же карты, построенный с использованием связи между глубинами отражающих горизонтов А и Б;

— полоса северо-северо-восточного простирания между Ляпинским и Шеркалинским мегапрогибами, а также Карабашско-Шугурский участок – фрагменты среднемасштабной сводной структурной карты;

— остальная территория – фрагменты дежурной карты изохрон ЦРН по отражающему горизонту Б.

Вся косвенная информация учитывалась по первым производным. Максимальное отклонение полученной поверхности от скважин составило 11 м, а среднеквадратическое – 0.8 м.

Для оценки достоверности расчетов использовалась карта расхождений вариантов структурных построений. В распоряжении имелись три варианта карты по поверхности доюрского основания: окончательная и карты, построенные с использованием в качестве подложки карты изохрон по ОГ Б и среднемасштабной сводной структурной карты. В каждом узле сетки вычислялись максимальные и минимальные значения из трех поверхностей, и разность этих величин представлялась в виде карты. Заметим, что качество аппроксимации имеющихся данных довольно высокое: среднеквадратическое отклонение карт изохрон от значений t0 в пикетах региональных и композитных профилей составляло 1.9–3.5 мс, ошибка аппроксимации производных в пикетах профилей около 1%, среднеквадратическое отклонение структурной карты от отметок в скважинах – 0.8 м. Поэтому расхождение вариантов структурных построений обусловлено исключительно плотностью данных и степенью согласованности различных видов информации. Таким образом, карта расхождения вариантов характеризует точность выполненных построений, причем с распределением ошибки прогноза по территории округа.

Рис. 3. Гистограмма расхождения вариантов структурных построений

На рис. 3 приведена гистограмма расхождения ваантов структурных построений, из которой следует, что на 31% площади округа ошибка прогноза, скорее всего, заключена в пределах 0–20 м, еще на 30% территории она не превышает 50 м и только на 18% территории превышает 100 м. Полученные данные хорошо согласуются с оценкой прогнозирующей способности карты, полученной по контрольной выборке скважин.

Кузнецов А.Г., Пятков В.И. Тектонические элементы доюрского основания Шаимского нефтегазоносного района // Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО / Труды IV научно-практической конференции.- Ханты-Мансийск.- Путиведъ.- 2001.- С. 154–161.
Волков В.А., Пятков В.И., Сидоров А.Н., Одношевная И.И., Гончарова В.Н., Хорошев Н.Г. Предварительные результаты работ построения структурной карты по отражающему горизонту А (поверхности доюрского основания) // Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО/ Труды VI научно-практической конференции, том 1.- Ханты-Мансийск.- ИздатНаукаСервис.- 2001.- С. 154–161.

Автор: Волков В.А., Гончарова В.Н., Мухер А.Г., Нечаева Н.А., Сидоров А.А., Сидоров А.Н.

Источник