Методика изучения глубинного строения и перспектив нефтегазоносности Северного Устюрта по комплексу геофизических полей

Закиров, Азамат Шухратович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Методика изучения глубинного строения и перспектив нефтегазоносности Северного Устюрта по комплексу геофизических полей
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Методика изучения глубинного строения и перспектив нефтегазоносности Северного Устюрта по комплексу геофизических полей"

На правах рукописи УДК 550.831:681.3

ЗАКИРОВ Азамат Шухратович

МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ СЕВЕРНОГО УСТЮРТА ПО КОМПЛЕКСУ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

Специальность 25.00.10 - Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

-6 ОПТ 2011

Москва 2011 г.

4856674

Работа выполнена в Российском Государственном Университете нефти и газа имени И.М. Губкина на кафедре разведочной геофизики и компьютерных систем.

Научный руководитель: кандидат технических наук,

профессор Пигузов Сергей Юрьевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор, заведующий кафедрой геофизических методов исследования земной коры МГУ им. М.В. Ломоносова Булычев Андрей Александрович

кандидат технических наук, профессор кафедры геофизики РГГРУ им. С.Орджоникидзе Лобанов Александр Михайлович

Ведущая организация: Институт земного магнетизма,

ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В.Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Защита диссертации состоится 25 октября 2011 г. в 15 часов, в ауд. 523, на заседании диссертационного совета Д.212.200.05 при Российском Государственном Университете нефти и газа им. И.М. Губкина по адресу: Москва, В-296, ГСП-1, 119991, Ленинский проспект, 65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.

Автореферат разослан 21 сентября 2011 г. Ученый секретарь диссертационного совета,

доцент -^Чэ Л.П. Петров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проблема глубинного строения земной коры плато Устюрт интересна исследователям многих стран России, Узбекистана, Казахстана, Туркменистана, в первую очередь, в связи с прогнозированием и поисками новых месторождений нефти и газа, а также в связи с изучением сейсмотектонического строения региона. Однако, несмотря на значительный объем геолого-геофизических работ, проведенных на данной территории, множество вопросов глубинной тектоники и нефтегазоносности данного региона, имеющего очень сложное строение земной коры, до сих пор оставались неразрешенными. Поэтому очень важным является получение новой информации о глубинном геологическом строении земной коры этого перспективного региона Земли. В последние годы, во многих странах особое внимание уделяется изучению глубинного строения земной коры геофизическими методами. Это связано с тем, что обоснованный прогноз месторождений углеводородов (УВ) по геолого-геофизическим данным не должен основываться на изучении только поверхностных особенностей разреза земной коры, а в большей степени на изучении глубинных нефтегазогенерирующих факторов. Информацию об основных глубинных нефтегазогенерирующих особенностях разреза земной коры, как известно, можно получить по результатам физико-математической интерпретации данных геофизических съемок, комплексный анализ которых позволяет производить локализацию перспективных площадей и дать сравнительную оценку перспектив нефтегазоносности исследуемого региона. Поэтому задача изучения глубинного строения земной коры территории Восточного Устюрта является весьма актуальной. Наиболее качественно эту задачу можно решить только с помощью построения взаимоувязанных трехмерных моделей земной коры. Создание таких моделей является сложной физико-математической задачей, которая решается с помощью обратной задачи теории потенциала, в комплексе с данными других методов разведочной геофизики и особенно сейсморазведки. Это связано с тем, что данные гравиразведки, магниторазведки, сейсморазведки являются одним из немногих достоверных источников информации о глубинном строении земной коры. Усовершенствованием методов решения прямой и обратной задачи по данным гравитационного и магнитного поля занимались многие советские и российские ученые. В частности, в изучение и развитие методов решения

обратных задач по данным потенциальных полей, большой вклад внесли российские и зарубежные ученые Ю.И.Блох, А.А.Булычев, К.Е.Веселов, А.Г.Гайнанов, В.Н.Глазнев, К.В.Гладкий, Ф.М.Гольцман, Т.Б.Калинина, А.И.Кобрунов, В.И. Костицын, А.М.Лобанов, Р.В.Мелихов, А.К.Маловичко, А.А.Никитин, А.В.Петров, С.А.Серкеров, В.Н.Страхов, А.Г.Тархов, Г.П.Тафеев, Г.А.Трошков, А.Л.Харитонов, А.В.Цирульский, M.Bat, А.8реск>г, Р.8.Сгап1:, З.ВЬаИасЬапа др.

В данной работе сделана попытка подойти к изучению глубинного строения земной коры Восточного Устюрта путем интерпретации гравиметрических и магнитометрических материалов с единых методических позиций и в комплексе с другими геофизическими данными и особенно сейсморазведки.

Цель и задачи работы. Целью исследований, проводимых в рамках данной диссертационной работы, является, разработка методики изучения глубинного строения земной коры и перспектив нефтегазоносности территории Узбекской части Восточного Устюрта на основе интерпретации гравитационных и магнитных аномалий, опираясь на имеющиеся сейсморазведочные данные. В соответствии с поставленной целью решалось несколько конкретных задач, основными из которых являлись:

1. Проведение спектрального и автокорреляционного анализа гравитационного и магнитного полей по данным высокоточных (0.5 мГал, 10 нТл) и среднеточных (4 мГал, 100 нТл) карт.

2. Выявление особенностей распределения глубинных источников гравитационного и магнитного полей на территории Восточного Устюрта.

3. Построение трехмерных моделей глубинных границ земной коры для Узбекской части территории Восточного Устюрта с последующим сопоставлением их с имеющимися структурно-геологическими данными.

4. Уточнение геологического строения территории Восточного Устюрта и прилегающих акваторий в свете новых геолого-геофизических данных и методических разработок.

5. Изучение перспектив нефтегазоносности района исследований. Фактические материалы. Диссертационная работа базируется на результатах научных исследований кафедры Разведочной геофизики и компьютерных систем Российского Государственного Университета нефти и газа им.

И.М.Губкина и на фондовых материалах Ташкентского геологического управления.

В основу диссертации положены теоретические, методические разработки и экспериментальные исследования автора. Обобщение и анализ материалов, положенных в основу диссертации, выполнены за время стажировки и учебы в аспирантуре на кафедре разведочной геофизики и компьютерных систем.

При выполнении диссертационной работы использовались различные карты гравитационного, магнитного полей и теплового потока и фондовые материалы сейсморазведки и буровых работ Министерства геологии Узбекистана, а также опубликованные в открытой печати данные научной и технической литературы по геологии и геофизике и размещению месторождений нефти и газа на территории Восточного Устюрта. Научная новизна работы. При решении обозначенной выше проблемы были проведены исследования и получены результаты, новизна которых заключается в следующем:

1. Предложена методика определения частотного состава гравитационного и магнитного полей и изучения глубинного строения изучаемой территории по спектрам аномалий.

2. Разработана методика оценки глубины залегания основных границ земной коры на территории Восточного Устюрта по значениям автокорреляционных функций аномалий гравитационного и магнитного полей, в том числе и в условиях нерегулярной сети исходных данных и наличия разломной тектоники.

3. С применением разработанных методик впервые построена трехмерная глубинная модель геологического строения территории Восточного Устюрта по значениям гравитационного и магнитного полей и других, имеющихся геолого-геофизических данных.

4. Предложена методика оценки перспектив нефтегазоносное™ территории Восточного Устюрта по комплексу геолого-геофизических данных.

5. Получены новые геологические результаты (поверхности разделов основных границ земной коры, мощности слоев, ряд выделенных локальных структур), уточняющие геологическое строение данного района, построена схема районирования территории по перспективам нефтегазоносности, определяющие первоочередные направления поисков залежей нефти и газа.

Практическая значимость и личный вклад автора. Разработанные методики определения глубины залегания основных плотностных границ разреза земной коры и некоторых параметров, связанных с физическими свойствами горных пород, позволяют построить трехмерные модели глубинного строения исследуемого региона и других, подобных ему, сложнопостроенных территорий, что позволяет повысить геологическую эффективность проводимых исследований. При определении направлений детальных геологоразведочных работ большую практическую ценность представляют построенные автором карты вертикальной мощности основных слоев осадочного чехла (доюрского (ДК) и карбонатного (КК) комплексов), и поверхностей разделов "гранитного", "диоритового" и "базальтового" слоев земной коры исследуемой части Восточного Устюрта (поверхности Конрада-1, Конрада-2, Мохоровичича), и схема районирования территории по перспективам нефтегазоносности. Полученные результаты могут быть использованы различными геофизическими и геологическими организациями для поисков и разведки месторождений полезных ископаемых.

При выполнении диссертационной работы в основу были положены результаты собственных расчетов и графических построений автора по данным гравитационного и магнитного полей на территории Восточного Устюрта. Основные защищаемые положения.

1. Предложенная методика определения глубины залегания геологических границ по значениям автокорреляционных функций и спектров аномалий гравитационного и магнитного полей, отличающаяся помехоустойчивостью, позволяющая проводить массовые оценки глубины залегания границ земной коры в условиях сложнопостроенных территорий с разломной тектоникой.

2. Разработанная методика трехмерного моделирования, основанная на комплексной интерпретации геолого-геофизических данных, позволяющая послойно изучить глубинное строение земной коры.

3. Полученные новые геологические результаты, уточняющие основные черты строения исследуемого региона и предложенная схема районирования территории по перспективам нефтегазоносности, позволяющие определить нефтегазоносность отдельных районов Восточного Устюрта при поисках месторождений нефти и газа.

Реализация н апробация работы. Диссертационная работа выполнялась автором в процессе обучения в очной аспирантуре па кафедре разведочной геофизики и компьютерных систем РГУ нефти и газа.

Основные научные и практические результаты работы обсуждались и докладывались па кафедре "Разведочной геофизики и компьютерных систем" и в ПХК «Узбекпефггаз», а также па конференциях "XVII Губкинские чтения" (2009г.), на Республиканской научной конференции Узбекистана "Геофизические исследования в Узбекистане" (г. Ташкент, 2010г.). Полученные результаты исследований используются геолого-геофизическими организациями в Узбекистане при поисково-разведочных работах. Публикации. Основные положения диссертации изложены в пяти опубликованных работах, три из которых опубликованы в журналах рекомендованных ВАК РФ.

Объем п структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Текст диссертации составляет 171 страницу, включая 8 таблиц, 58 рисунков и список литературы из 95 наименований.

СОДЕРЖАНИИ РАБОТЫ

Во введении работы изложено состояние изучаемой проблемы и дана оценка результатов применения геофизических методов разведки при поисках иеоднородносгей земной коры, связанных с месторождениями углеводородов (УВ). Определены цели и задачи диссертационной работы, обосновывается актуальность, практическая значимость выбранного направления исследований, формулируются основные положения, выносимые на защиту.

В главе 1 «Геологическое строение района и основные характеристики геофизических полей на территории Восточного Устюрта» дано описание изученности исследуемой территории различными геофизическими методами: гравиразведкой, магниторазведкой, сейсморазведкой, геотермией, скважипной геофизикой, но результатам которой дано краткое описание геологического строения района. Приведены основные характеристики геофизических полей.

В первом параграфе главы дана краткая физико-географическая характеристика района, в частности, рассматриваются основные черты

поверхностного строения исследуемой части Восточного Устюрта, дано описание рельефа местности, состав поверхностных грунтов и др. В региональном отношении территория Восточного Устюрта представляет собой огромную сложно-построенную структуру, состоящую из впадин и поднятий с редкой системой пересыхающих речек.

Во втором параграфе главы дана краткая характеристика геолого-геофизической изученности района. Приведены некоторые, собранные автором по литературным и фондовым источникам, схемы тектонического районирования территории Восточного Устюрта по ранее полученным геологическим данным. Приведены сведения о проведенных съемках на территории района и построенных затем картах по разным геофизическим методам: гравиразведке, магниторазведке, электроразведке, сейсморазведке. Указано на явно недостаточное количество этих данных для обоснованного построения глубинных физических границ земной коры. Сделан вывод о необходимости уточнения глубинного строения и тектоники Восточного Устюрта на основе проведения комплексной интерпретации гравитационных, магнитных данных с использованием имеющихся отдельных данных сейсморазведки MOB и ГСЗ. Проведен анализ состояния интерпретации основных геофизических методов (сейсморазведки, электроразведки, гравиразведки, магниторазведки), применявшихся на территории Восточного Устюрта. Оценена эффективность каждого геофизического метода для решения поставленной задачи равномерного детального изучения глубинного строения земной коры данного региона и прогноза его нефтегазоносности. Делаются выводы о том, что глубинное строение исследуемой территории недостаточно изучено основным геофизическим методом - сейсморазведкой ГСЗ, чтобы по результатам одного только этого метода можно было бы получить однозначное представление о внутреннем строении основных физических слоев и опорных отражающих горизонтов земной коры региона, так как работы методом ГСЗ были проведены достаточно давно и только на отдельных участках и по очень редким региональным профилям за границами Узбекистана. Поэтому результатами этих исследований практически невозможно было воспользоваться. Эти выводы явились основной предпосылкой необходимости постановки проводимых автором исследований по комплексному подходу к изучению глубинного геологического строения данного региона. Поэтому для изучения глубинного строения региона Восточного Устюрта наиболее

надежным может являться комплекс методов определения глубины залегания основных физических границ земной коры (гравиразведка, магниторазведка, сейсморазведка ГСЗ+МОВ).

В третьем параграфе для сопоставления с детальными структурными особенностями земной коры, полученными автором в результате расчетов обратной задачи по данным гравитационного и магнитного полей, были проанализированы все собранные литературные и фондовые данные о региональном тектоническом строении региона. Для территории Восточного Устюрта разработано несколько различных вариантов схем тектонического районирования. Однако ни одна из этих схем не может претендовать на универсальность и в значительной мере они являются отражением субъективных взглядов авторов. В работе за основу принята схема тектонического районирования, разработанная под руководством А.А.Абидова, Т.Л.Бабаджанова (2002), как наиболее полно отвечающая в настоящее время материалам геолого-геофизических исследований.

В четвертом параграфе главы были подробно проанализированы собранные автором данные о литологическом составе доюрских отложений от протерозоя до юры. Кроме того, были собраны и проанализированы данные о мезазой-кайнозойских образованиях. Проанализированы сведения о плотности горных пород и стратиграфическом разрезе по нескольким скважинам и геологическим данным на территории Восточного Устюрта, характеризующимся наличием трех основных структурных слоев: осадочного слоя, метаморфического слоя и слоя кристаллического фундамента земной коры.

В пятом параграфе главы рассмотрена нефтегазоносность региона. Имеются некоторые неравномерные по площади данные о нефтегазоносности самых верхних горизонтов осадочного чехла земной коры. Делается вывод о том, чтобы сделать обоснованный равномерный по площади и по глубине прогноз нефтегазоносности основных физических горизонтов земной коры, в том числе и достаточно глубоко залегающих (вплоть до границы Мохоровичича), необходимо преобразовать аналоговые карты потенциальных полей в достаточно равномерные по площади исследований матрицы цифровых данных и провести по ним расчеты на основе усовершенствованных и новых алгоритмов.

В шестом параграфе этой главы дана петрофизическая характеристика горных пород. В частности, были проанализированы некоторые из собранных данных о плотностных и магнитных, упругих и электрических свойствах различных горизонтов горных пород разреза земной коры в регионе. В данном параграфе приведены сводные геологические колонки скважин в сопоставлении с физическими свойствами пород отдельных стратиграфических единиц и таблицы значений плотностей пород по отдельным площадям исследуемого региона. Показано, что Узбекская часть территории Восточного Устюрта размером примерно 100 км на 150 км охвачена высокоточной гравиразведкой, по результатам которой построены карты гравитационного поля в редукции Буге с сечением изолиний 0.5 мГал. В работе дано краткое описание гравитационного поля. Показано, что гравитационное поле Восточного Устюрта имеет сложный характер, отражающий сложное строение магмато-метаморфизованных комплексов фундамента. Гравитационное поле, имеет тесную связь с глубинным строением земной коры района. В нем также четко отражаются закономерности простирания поверхностных геологических структурных элементов.

В главе 2 «Основные закономерности изменения геофизических полей на территории Восточного Устюрта» дано описание некоторых общих закономерностей пространственного изменения гравитационного и аномального магнитного. Проанализированы возможные связи основных аномальных зон гравитационного и магнитного полей района с определенными крупными геолого-тектоническими структурами.

В первом параграфе главы обосновывается необходимость расширения района исследований за границы Узбекистана для проведения расчетов по определению глубины залегания границ Конрада и Мохоровичича, которые невозможно было рассчитать в связи с ограниченными размерами участка высокоточного гравитационного поля, заснятого на территории Узбекистана. Поэтому были найдены в фондовых материалах карты гравитационного поля на сопредельные территории Казахстана в пределах района до размеров 600 км на 400 км. Однако, точность карт гравитационного поля за пределами Узбекистана была несколько ниже, чем в его пределах (изолинии на карте проведены через 4 мГал), поэтому данные этой карты гравитационного поля анализировались отдельно. Детально описана региональная структура гравитационного поля территории Восточного Устюрта.

Во втором параграфе главы кратко рассмотрены . пространственные особенности аномального приращения модуля полного вектора магнитного поля (ДТ)а в пределах Узбекской части изучаемой территории. В качестве исходного материала для исследований предполагалось использовать карту модуля аномального магнитного поля (ДТ) с сечением изолиний 10 нТл. В этом параграфе показано, что дополнительными исходными интерпретационными геолого-геофизическими материалами для детального изучения глубинного строения земной коры на территории Восточного Устюрта могут быть региональные карты аномального магнитного поля с сечением изолиний 100 нТл. Проанализирована структура высокоточного и регионального аномального магнитного поля на территории Восточного Устюрта.

В третьем параграфе главы дается методика создания цифровых карт исследуемого региона из аналоговых карт. Анализируется достаточность принятых параметров оцифровки полей: интервала дискретизации гравитационного и аномального магнитного поля района. В результате были созданы цифровые карты обоих геопотенциальных полей по неравномерной сетке с интервалом дискретизации в среднем близким к сетке один на один километр с привязкой к географическим координатам для высокоточных карт гравитационного (0.5 мГал) и аномального магнитного поля (10 нТл). Однако недостаточные для глубинных исследований поверхности Мохоровичича размеры высокоточных цифровых гравитационных и магнитных карт требовали расширить район сбора материала за счет оцифровки аналогичных полей в районах за пределами границ Узбекистана. Такие, хотя и менее точные, карты гравитационного поля (4 мГал) были также оцифрованы с привязкой к географическим координатам (широта, долгота точки), но уже по равномерной сети точек вдоль меридионально расположенных профилей с интервалом дискретизации поля равным 7,4 км. Аналогичным образом были оцифрованы карты аномального магнитного поля за пределами границ Узбекистана с интервалом дискретизации 11 км.

В главе 3 «Методы и результаты спектрального анализа гравитационного и магнитного полей, используемые для изучения пространственной частотной структуры региона Восточного Устюрта» основное внимание уделено анализу нескольких различных методов определения частотного состава используемых потенциальных полей, выбору

наиболее оптимального спектрального метода для решения первой из поставленных в данной главе задач, а также представлены результаты определения пространственной частотной структуры гравитационного и магнитного поля района и приведена разработанная автором методика решения обратной задачи гравиразведки и магниторазведки.

В первом параграфе главы были проанализированы возможности использования различных спектральных методов, которые предполагалось использовать для оценки частотной (длинноволновой) структуры гравитационного и магнитного полей, по данным спектрального анализа по 15 профилям с интервалом дискретизации поля по профилю 1 км. Проведенный сравнительный анализ по использованию различных способов вычисления спектров (способ максимальной энтропии, способ дискретного преобразования Фурье с использованием автокорреляционной функции, способ быстрого преобразования Фурье) показал, что метод максимальной энтропии (ММЭ) обладает очень хорошей разрешающей способностью.

Во втором параграфе главы основной упор сделан на использование метода максимальной энтропии для определения частотного состава гравитационного поля. Описан алгоритм определения спектра методом максимальной энтропии. Показано, что суть этого метода состоит в том, что значения автокорреляционной функции (АКФ), используемой при вычислении модуля спектра, которые не могут быть вычислены с достаточной надежностью, отыскиваются таким образом, чтобы их вклад в энтропию поля был минимален. Поэтому этот метод позволяет с большей надежностью получать оценки недостающих значений АКФ и дает возможность повысить разрешающую способность спектра ММЭ.

В третьем параграфе главы изложены результаты интерпретации спектров методом максимальной энтропии цифровых данных гравитационного поля вдоль двух сеток из 16-и профилей длиной 150 - 100 км с интервалом дискретизации 1 км и 6-и более длинных профилей 400 - 600 км с интервалом дискретизации 7,4 км. Полученные результаты позволили оценить средние пространственные размеры представленных на картах аномалий гравитационного поля. Судя по рассчитанным спектрам ММЭ гравитационное поле района можно разделить в основном на 5-7 пространственных классов составляющих поля. Приводятся графики спектров ММЭ гравитационного поля для разных тектонических областей в пределах исследуемой территории. По

результатам расчета спектров гравитационного поля методом максимальной энтропии (ММЭ) детально проанализирована волновая (частотная) структура этого поля на территории Восточного Устюрта, которая сведена в соответствующей таблице.

Четвертый параграф третьей главы посвящен определению основных размеров магнитных аномалий с помощью спектрального метода максимальной энтропии. Для выделения характерных пространственных размеров магнитных аномалий поля, снятого с аэромагнитной карты Узбекской части Восточного Устюрта по сетке примерно 1 х 1 километр, были вычислены спектры методом максимальной энтропии для 15 меридиональных и широтных профилей. Полученные результаты позволили оценить средние пространственные размеры представленных на карте аномалий. Судя по рассчитанным спектрам ММЭ аномальное магнитное поле можно разделить в среднем на 5±2 пространственных классов составляющих поля в зависимости от профиля. Приводятся графики спектров ММЭ аномального магнитного поля для разных районов в пределах исследуемой территории. Таким образом, также проведено районирование исследуемой территории по данным длины волны аномалий магнитного поля в зависимости от широты и долготы анализируемых профилей.

По результатам исследований, приводимых в данной главе, разработана методика построения основных границ геологического строения района, четко отражающихся в гравитационном и магнитном полях, которая заключается в следующем. Разработанная в работе методика совместного использования алгоритмов спектрального анализа и корреляционной теории потенциальных полей с целью изучения глубинного строения района исследований заключается в последовательном математическом анализе исследуемого гравитационного и магнитного поля и последовательно включает в себя следующие этапы:

1) определение пространственной частотной структуры гравитационного и магнитного поля Восточного Устюрта вдоль сетки широтных и долготных профилей одним из спектральных методов;

2) определение глубины залегания плотностных и магнитоактивных границ земной коры исследуемого района Восточного Устюрта вдоль сетки широтных и долготных профилей по данным спектров Фурье;

3) определение глубины залегания плотностных и магнитоактивных границ земной коры района вдоль сетки широтных и долготных профилей по данным автокорреляционных функций;

В главе 4 «Методы и результаты определения глубины залегания плотностных и магнитоактивных неоднородностей земной коры на территории Восточного Устюрта» изложены различные аспекты решения обратной задачи гравиразведки и магниторазведки на основе элементов корреляционной теории с применением разработанной в предыдущей главе методики.

В первом параграфе главы кратко описана комплексная многоэтапная методика решения обратных задач, последовательно реализованная в каждом из параграфов данной главы.

Второй параграф главы посвящен определению глубины залегания неоднородностей земной коры (тектонических разломов и физических границ земной коры (кровли юрского (К0), доюрского (К,) и карбонатного комплекса осадочного чехла (К2), поверхностей кристаллического фундамента (К3), Конрада - 1 (К4), Конрада - 2 (К5), Мохо (М)) по данным гравитационного поля на территории Восточного Устюрта. Известно, что вопрос определения глубины залегания возмущающих масс является ключевым вопросом при интерпретации любого вида физических полей, применяемых в геофизической разведке. Для определения глубины залегания плотностных неоднородностей земной коры на территории Восточного Устюрта использовались алгоритмы, разработанные на кафедре «Разведочной геофизики и компьютерных систем». В данном параграфе приведены соотношения, позволяющие определять значение глубины залегания ближайшей к поверхности особой точки по данным спектров Фурье гравитационных и магнитных аномалий.

В третьем параграфе главы обосновывается применение математического аппарата автокорреляционных функций для решения обратной задачи геопотенциальных полей в сложных геолого-тектонических условиях подобных региону Восточного Устюрта. Приведены основные формулы и методические приемы, использованные в работе для определения глубины залегания плотностных и магнитных границ земной коры на территории Восточного Устюрта на основе определения параметров автокорреляционных функций.

В четвертом параграфе главы приведены результаты решения обратной задачи по определению глубины залегания основных геологических границ земной коры (К0 - К5, М) на территории Восточного Устюрта по данным автокорреляционных функций потенциальных полей. Проиллюстрирована по различным опубликованным источникам противоречивость данных, имеющихся к моменту написания диссертационной работы, о глубине залегания и морфологии поверхностей Конрада 1, 2 (К4, К5) и Мохоровичича (М) территории Восточного Устюрта.

Рис. 1. Гравиметрический разрез земной коры по региональному профилю на территории Восточного Устюрта вдоль 58.0° в.д.

По результатам расчетов, проведенных в пределах шести региональных гравиметрических и шести региональных магнитных профилей были построены двумерные разрезы земной коры, некоторые из которых приведены на рисунках (рис. 1 и 2), позволяющие определить положение и пространственную морфологию трех нижних глубинных границ. Из анализа глубинных разрезов земной коры следует, что глубина поверхности Мохоровичича в центральной и северной частях исследуемой территории Восточного Устюрта опускается в среднем до 55 километров. Полученные данные о глубине границы Мохоровичича подтверждают известные геологические представления об увеличении глубины залегания границы раздела коры и мантии. В северо-восточной части изучаемой территории (Косбулакский приразломный прогиб), по профилям, проходящим вблизи акватории Аральского моря глубина границы Мохоровичича в отдельных приразломных зонах увеличивается до глубины более 55 километров.

111км

Аналогичная ситуация и в западной части (Самский приразломный прогиб) изучаемой территории. Глубина границы Мохоровичича существенно повышается с 55 до 30 километров с 43 до 44.5 градуса с.ш. на профилях, проходящих в пределах валообразных поднятий Актумсукского выступа, наблюдается поднятие мантии при одновременном уменьшении мощности «базальтового» слоя коры.

Ем*«11г»:яя мульда рии >. 1 С'ам(Ж1Й претив

Рис. 2. Гравиметрический разрез земной коры по меридиональному высокоточному профилю на Узбекской части территории Восточного Устюрта вдоль 56.75° (верхний) и 58.00 в.д.

(нижний).

Кроме того, в данном параграфе приведены некоторые разрезы земной коры с результатами расчетов глубины залегания поверхностных границ земной коры (К0 - Кз), которые рассчитаны по 15 профилям высокоточных данных гравитационного поля и 15 профилям высокоточного аномального магнитного поля, расположенных на территории Узбекистана. Показано, что выделенные локальные неоднородности границ разреза совпадают по местоположению с локальными нефтеперспективными структурами (ЛНС), выделенными по данным разведочного бурения. Материал, первого, второго, третьего и четвертого параграфов данной главы обосновывают первое защищаемое положение.

Пятый параграф главы описывает результаты применения для независимого контроля математического аппарата метода определения глубины

залегания аномальных источников по формулам для горизонтальных слоев большой протяженности [4,5]. По данным гравитационного поля вдоль взаимно-ортогональных профилей № 1-1 и № 2-2 на территории Узбекской части региона Восточного Устюрта проведены расчеты глубины залегания плотностных неоднородностей разреза земной коры с помощью данного метода по формулам.

21 =-!- (Гг(х)сйс (1), й = 2СМ^)тах (2),

(Кг) тах ^

СМ=~ \Уг(х)с1х (3), Ы = (4).

Где 21 — ширина пласта, /г - глубина его залегания, Ак - мощность, V- -аномалия гравитационного поля, б - гравитационная постоянная, а - плотность породы слоя, // - поверхностная плотность.

А)

Рис 3. Результаты интерпретации по формулам для горизонтальных слоев большой протяженности на профиле № 1-1.

Для аномалии 1 (рис. 3 Б) по ее графику найдены значения:

(Уг)тах=14, [Уг(х)сЬ = 695,8 мГал-км, (Ухг)тах=0,57 мГал/км. По формуле

(1) получим 21 =49,7 отсюда I =24,85 км. Используя формулу (3), получим Сц -2,2 мГал. Для глубины залегания источника аномалии из выражения (2), найдем Ъ = 7,8 км. Для определения мощности тела, пользуясь формулой (4) получим Ак = 3,3-10"70,05 = 55-104 см = 5,5 км, здесь величина поверхностной плотности

ц = 2.2-10"3/(2/3) -10"7=3.3-104 (г/см2), а избыточная плотность Аа = а-а, равняется

Аа =2.71-2.65=0.06 г/см3.

Для аномалии 2 значениями, найденными по графику, являются:

(VzJmax=S,3, "¡Vz(x)dx = 388,1 мГал-км, (Vxz)max=0,07 мГал/км. По формулам

получим 21 =73,2 и / =36,6 км. Здесь =0,84 мГал, а глубина залегания источника аномалии h =24 км. Мощность тела данной аномалии Ah - 0,63 км при ц = 0,84-10'3/(2/3) -10"7= 1,26-104 г/см2 и Аа = 0,2 г/см3.

Таким образом, локальную и региональную аномалии 1 и 2 можно аппроксимировать бесконечными горизонтальными пластами, залегающими на глубинах h = 7,8 км, с шириной 21 =49,7 км и мощностью Ah =5,5 км для аномалии 1 и h =24 км и 21 =73,2 км при Л/г =0,63 км для аномалии 2 (рис. 3 А).

Аналогичные результаты получены и по профилю № 2-2.

Сравнение полученных результатов по данному методу с результатами, приведенными на геофизических разрезах, построенных по комплексу геофизических данных (сейсморазведка, гравиразведка, магниторазведка), подтверждают эти данные. Впервые использованная автором на территории Узбекистана данная методика позволила показать, что горизонтальные размеры гравитационных аномалий в основном определяются латеральными размерами плотностных неоднородностей земной коры, а амплитуда гравитационного поля содержит информацию о плотностных свойствах этих неоднородностей.

Шестой параграф главы посвящен изучению глубинного строения земной коры Восточного Устюрта по данным многоуровневых измерений аномального магнитного поля[1, 3]. В параграфе рассмотрен метод

интерпретации данных многоуровневых аэромагнитных измерений и проведена

комплексная интерпретации данных магнитного, гравитационного полей и данных сейсморазведки вдоль регионального профиля «Копетдаг - Аральское море» на территории Средней Азии. Показано, что интерпретация многоуровневых аэромагнитных данных позволяет достаточно точно определять координаты месторасположения и глубину глубинных тектонических разломов земной коры. Полученные характеристики тектонических разломов подтверждаются комплексом анализируемых независимых геофизических данных.

В седьмом параграфе построены и приведены графические версии цифровых карт и трехмерные схемы основных горизонтов земной коры для территории Восточного Устюрта (рис. 4).

Рис 4. Трехмерная (ЗО) схема морфологии глубинной границы Мохоровичича в районе Восточного Устюрта [2, 4].

Как видно из этого рисунка глубина поверхности Мохоровичича в центральной и южной частях исследуемой территории Восточного Устюрта поднимается до 25-30 километров. Полученные данные о глубине границы Мохоровичича [2, 4] подтверждают известные геологические представления об уменьшении глубины залегания границы раздела коры и мантии в районе Актумсукского выступа. В северной части изучаемой территории глубина границы Мохоровичича существенно увеличивается в среднем до 55 километров в приразломных зонах Самского и Косбулакского прогибов. На построенных по комплексу гравитационных и магнитных данных цифровых картах и трехмерных схемах глубинных горизонтов [2, 4] выделяется ряд поднятий, коррелирующих с региональными и локальными тектоническими структурами, связанных с зонами перспективными для поисков месторождений углеводородов на территории Узбекистана, что может позволить использовать изложенную методику для поисков и разведки нефти и газа и в сопредельных районах Казахстана и России.

В 5 главе «Методика оценки перспектив нефтегазоносности на территории Восточного Устюрта по данным комплекса геолого-геофизических

методов» проанализированы результаты комплексной интерпретации различных геофизических полей для поиска возможных критериев прогноза нефтегазоносности исследуемой Узбекской части региона Восточного Устюрта.

В первом параграфе пятой главы проведен анализ комплекса геофизических методов, используемых для оценки нефтегазоносности исследуемой территории. В частности, проведено обоснование выбора определенного набора данных геофизических полей и некоторых геолого-тектонических данных, необходимых для выработки критериев прогноза нефтегазоносности исследуемого региона.

Во втором параграфе проведен анализ морфоструктурных особенностей основных горизонтов земной коры Восточного Устюрта, полученных в результате решения обратной задачи по данным гравитационного и магнитного полей. Этот параграф главы в основном посвящен анализу, рассчитанных по гравитационному и магнитному полю, морфоструктурных особенностей двух наиболее важных физических поверхностей в разрезе земной коры (К3 -кристаллический фундамент (Ф) земной коры и поверхность (М)-Мохоровичича), используемых в работе для разработки методики прогноза нефтегазоперспективности по комплексу геофизических полей.

В третьем параграфе главы проведен анализ сопоставимости результатов решения обратной задачи по комплексу многоуровневых магнитных, гравитационных и сейсморазведочных данных на территории Восточного Устюрта. Показано, что все основные плотностные — ёб), магнитные (ц0 - Цб) и сейсмические (К0 - К5, М) границы земной коры на территории Восточного Устюрта совпадают между собой достаточно хорошо.

В четвертом параграфе данной главы приведены признаки, используемые для прогноза нефтегазоносности и выявления очагов магматической деятельности на территории Восточного Устюрта на основе корреляционных зависимостей локальных элементов гравитационного и магнитного полей с наличием залежей углеводородов. Перечислены возможные сочетания знаков гравитационного и аномального магнитного полей и их статистические связи с теми или иными проявлениями нефтегазоносности и магматической деятельности на территории Восточного Устюрта.

В пятом параграфе работы разработана методика определения и районирования территории исследований по перспективам нефтегазоносности, основанная на применении следующей формулы:

Ре=Р|+Р2+РЗ+Р4,

где Р, - вероятность нефтегазоперспективности, основанная на изменении глубины залегания поверхности Мохоровичича (вертикальной мощности земной коры),

Рг - вероятность прогноза, соответствующая плотности тектонических разломов на единице площади,

Р3 - признак, определяющий величиной теплового потока и значением температуры недр,

Р4 - тип разреза осадочного чехла, определяющий соотношение мощности слоев С>-Т, Ръъ, Рг2 и Рг, в километрах.

При этом считается, что все признаки являются равновесными (максимальный вес признака равен 0,25 или 25%). Вероятности считаются по порядку, начиная от первого Р, к Р4; например, Р2 определяется на площади, выделенной по признаку Р,; Р3 - на площади, соответствующей признакам Р, и Р2 и т.д.

Наиболее газоперспективным участкам исследуемой территории соответствуют значения Р,=34-46 км, Р2=20%-25% плотности тектонических разломов на единицу площади в верхней части разреза земной коры, для Р3 величина теплового потока <3 > мккал/сек-см2, температура Т=175°С - 125°С.

По результатам исследований найдены числовые значения признаков Р, -р1 и суммарное их значение Р2 для различных областей территории Узбекской части Восточного Устюрта. В результате был сделан прогноз нефтегазоносности для территории Восточного Устюрта и составлена схема перспектив нефтегазоносное™ этой территории. По результатам исследований проведенных в данном параграфе главы, можно сформулировать следующие признаки очагов нефтегазообразования или нефтегазогенерации, характерных для территории Восточного Устюрта: а) наличие региональной глубокой впадины (Самский и Косбулакский прогибы), испытывающей на протяжении длительного периода режим постепенного прогибания поверхности Мохоровичича; б) наличие локальных выступов (Актумсукский) на поверхности Мохоровичича внутри впадины, то есть локальный подъем мантии, который приводит к появлению разломов (№ 1-№ 5) поверхности Мохоровичича и как следствие к повышению теплового потока из мантии на данной территории; в) наличие повышенного теплового потока приводит к дополнительному прогреву пород осадочного чехла и вследствие этого к

ускорению процессов нефтегазогенерации и миграции УВ; г) наличие глубинных сквозных разломов (№ 1, № 3), пересекающих всю земную кору и границу Мохоровичича, которые обеспечивают вертикальные проводящие зоны для быстрой миграции газовых эманации повышенной температуры из глубины мантии в вышележащие слои земной коры. А для зон нефтегазонакоиления на территории Восточного Устюрта можно считан, необходимыми следующие признаки: а) необходимое сочетание вертикальных мощностей разных слоев осадочного чехла в соответствии со статистическими данными; б) слабая (20 -50 %) изрезанность перекрывающих слоев осадочного чехла разломпыми тектоническими структурами, выходящими на поверхность, препятствующая быстрой миграции УВ в атмосферу; в) достаточно густая сеть разломных тектонических структур, пересекающих поверхность гетерогенного фундамента (Ф), поверхности Конрада, обеспечивающая условия для ускоренной миграции УВ из очагов нефтегазогеперацин в низах коры, в приповерхностные зоны нефтегазонакоиления в структурных ловушках осадочного чехла; г) наличие самих локальных структурных ловушек (в основном антиклинального типа) в породах осадочного чехла.

Таким образом, анализ всех факторов нефтегазогенерации и нефтегазонакоиления показал, что на исследуемой территории Узбекской части Северо-Устюртской впадины наиболее перспективными структурами третьего и более высоких порядков являются локальные поднятия Косбулакского, Самского прогибов, Кассармипского, Байтерскского валов Актумсукского выступа, а также несколько менее перспективными являются на юго-западе исследуемой территории зона Барсакельмесского прогиба и на юге территории впадииа Хоскудук-Тасоюкской ступени. В первом, втором, пятом параграфах данной главы обосновывается третье защищаемое положение диссертационной работы.

В заключении отметим основные результаты исследований.

Для проведения массовых расчетов на основе имеющихся аналоговых карт были созданы цифровые карты гравитационного и магнитного нолей для изучаемой территории Узбекской части Восточного Устюрта но данным высокоточных (0,5 мГал, 10 нТл) карт и за ее пределами по среднеточным картам (4 мГал, 10 нТл) с привязкой их к географическим координатам (широта и долгота точки).

С использованием построенных цифровых карт проведены спектральный и автокорреляционный анализы гравитационного и магнитного полей.

По данным спектров методом максимальной энтропии цифровых данных гравитационного поля вдоль двух сеток из 16-и профилей длиной 150-100 км и 6-и более длинных профилей 400-600 км оценены средние пространственные размеры аномалий гравитационного поля. Их можно разделить на 5-7 пространственных классов составляющих поля. Такое же разделение характерных пространственных размеров магнитных аномалий поля получено по данным 15 меридиональных и широтных профилей. Судя по рассчитанным спектрам ММЭ аномальное магнитное поле можно разделить в среднем на 5±2 пространственных классов составляющих поля в зависимости от профиля.

Разработана методика оценки глубины залегания основных границ земной коры на территории Восточного Устюрта по значениям автокорреляционных функций аномалий гравитационного и магнитного полей, в том числе и в условиях нерегулярной сети исходных данных, приспособленная к сложным условиям наличия разломной тектоники. Применяемые способы определения глубины являются помехоустойчивыми, так как используются при интерпретации интегральные величины.

С применением предложенной методики были рассчитаны и построены трехмерные схемы основных глубинных физических границ земной коры (К0 -К5, М) на территории Восточного Устюрта с последующим сопоставлением со структурно-геологическими данными, включающими верхнюю часть разреза (юрский (ЮК), доюрский (ДК), карбонатный комплексы (КК)), фундамент (Ф), границ Конрада и Мохоровичича.

Разработана методика трехмерного моделирования исследуемой территории. Она основана на комплексной интерпретации имеющихся геолого-геофизических данных и поэтому позволяет получить более надежные данные.

С помощью этой методики впервые была построена трехмерная детальная глубинная модель распределения физических неоднородностей в земной коре исследуемого региона с привязкой к географическим координатам и выявлена связь этих неоднородностей с поверхностными локальными нефтеперспективными структурами. Это позволило получить качественно новую информацию о строении земной коры исследуемого региона.

Предложена методика оценки перспектив нефтегазоносности территории Восточного Устюрта по комплексу геолого-геофизических данных. При этом

используются четыре равновероятных признака, больше всего соответствующих наличию залежей нефти и газа на территории.

Получены новые геологические результаты (поверхности разделов основных границ земной коры, мощности слоев, ряд выделенных локальных структур), уточняющие геологическое строение данного района. Построена схема районирования территории по перспективе нефтегазоносности, определяющая первоочередные направления поисков залежей нефти и газа.

Определены новые направления поисков залежей нефти и газа и даны рекомендации по использованию полученных данных.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Закиров А.Ш. Глубинное строение западного Узбекистана и сопредельных территорий по результатам применения многоуровневой технологии исследования// Нефть, газ и бизнес, 2011, №8, с 25-28..

2. Закиров А.Ш. Прогноз нефтегазоносности Восточного Устюрта по геофизическим полям // Нефть, газ и бизнес, 2011, №6, с 31-35.

3. Закиров А.Ш. Результаты применения многоуровневой технологии исследования глубинного строения Средней Азии // Труды РГУ нефти и газа, 2011, №2(263), с 5-12.

4. Закиров А.Ш. Разработка методики изучения малоамплитудных структур по комплексу сейсморазведка-гравиразведка в условиях Устюрта (республика Узбекистан). Материалы Всероссийской Научной конференции XVIII Губкинские чтения «Инновационное развитие нефтяной и газовой промышленности России: Наука и Образование» (24-25 ноября 2009 г.) РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, М., 2009, с. 157-158.

5. Закиров А.Ш. Прогнозирование залежей углеводородов в малоамплитудных и не антиклинальных структурах по комплексу сейсморазведка-гравиразведка на примере Северо-Устюртской впадины (республика Узбекистан). Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России, Москва, РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина. 1-3 февраля 2009, с. 64.

Подписано в печать 19.09.2011. Формат 60x90/16.

Бумага офсетная Усл. п.л. 2,0

Тираж 100 экз. Заказ № 349

Издательский центр РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина 119991, Москва, Ленинский проспект, 65 Тел.: 8(499)233-95-44

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Закиров, Азамат Шухратович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ РАЙОНА И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ НА

ТЕРРИТОРИИ ВОСТОЧНОГО УСТЮРТА

1.1. Физико-географическая характеристика

1.2. Геолого-геофизическая изученность

1.3. Тектоническое строение

1.4. Стратиграфия

1.5. Нефтегазоносность

1.6. Основные характеристики геофизических полей

ГЛАВА

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ НА ТЕРРИТОРИИ

ВОСТОЧНОГО УСТЮРТА

2.1. Основные закономерности пространственного изменения гравитационного поля

2.2. Закономерности пространственного изменения аномального магнитного поля

2.3. Результаты создания цифровых матриц данных гравитационного и аномального магнитного полей

ГЛАВА

МЕТОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ГРАВИТАЦИОННОГО И МАГНИТНОГО ПОЛЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ЧАСТОТНОЙ СТРУКТУРЫ РЕГИОНА ВОСТОЧНОГО УСТЮРТА

3.1. Сравнительный анализ различных спектральных методов для оценки частотной структуры потенциальных полей

3.2. Алгоритм спектрального анализа методом максимальной энтропии гравитационного поля

3.3. Результаты спектрального анализа методом максимальной энтропии по изучению частотной структуры гравитационного поля

3.4. Изучение частотного состава аномального магнитного

ГЛАВА

МЕТОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЫ ЗАЛЕГАНИЯ ПЛОТНОСТНЫХ И МАГНИТОАКТИВНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ ЗЕМНОЙ

КОРЫ НА ТЕРРИТОРИИ ВОСТОЧНОГО УСТЮРТА

4.1. Методики, используемые для определения глубины залегания плотностных и магнитоактивных источников потенциальных полей

4.2. Определение глубины залегания верхних кромок аномалиеобразующих объектов спектральным

Методом

4.3. Применение математического аппарата автокорреляционных функций для решения обратной задачи геопотенциальных полей

4.4. Результаты решения обратной задачи по определению глубины залегания геолого-геофизических границ земной коры по данным автокорреляционных функций потенциальных полей

4.5. Определение глубины залегания особых точек по формулам для горизонтальных слоев большой протяженности на взаимно-ортогональных профилях в северной части региона восточного Устюрта

4.6. Изучение глубинного строения земной коры Устюрта по данным многоуровневых измерений аномального магнитного поля

4.7. Результаты геофизической интерпретации с использованием трехмерного моделирования глубинного строения земной коры

ГЛАВА

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ПЕРСПЕКТИВ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ НА ТЕРРИТОРИИ ВОСТОЧНОГО УСТЮРТА ПО ДАННЫМ КОМПЛЕКСА ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ 5.1. Анализ комплекса геофизических методов, используемых для оценки нефтегазоносности исследуемой территории восточного Устюрта

5.2. Анализ морфоструктурных особенностей основных горизонтов земной коры, полученных в результате решения обратной задачи по данным гравитационного и магнитного полей

5.3. Совместный анализ результатов решения обратной задачи по комплексу многоуровневых магнитных, гравитационных и сейсморазведочных данных

5.4. Методика прогноза нефтегазоносности территории восточного Устюрта на основе корреляционных зависимостей гравитационного и магнитного полей с наличием залежей углеводородов

5.5. Оценка перспектив нефтегазоносности по данным решения обратной задачи гравиразведки и магниторазведки

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Методика изучения глубинного строения и перспектив нефтегазоносности Северного Устюрта по комплексу геофизических полей"

К настоящему времени накоплен значительный опыт по математической обработке комплексных геолого-геофизических исследований глубинного строения различных территорий России и Средней Азии. Одним из основных методов исследований в комплексном изучении недр до последнего времени, как правило, являлась сейсморазведка. С помощью различных методов сейсморазведки (МОВ, ОГТ, КМПВ, ГСЗ) было изучено по отдельным профилям региональное строение значительной части территории Средней Азии и акваторий ее внутренних морей Аральского и Каспийского. Полученные результаты региональных глубинных исследований Средней Азии позволили определить основные закономерности изменения вертикальной мощности пяти основных слоев земной коры этого региона (осадочного, осадочно-метаморфического и трех основных слоев кристаллического фундамента).

Однако, расчеты показывают, что необходимо постоянно искать новые, более быстрые и экономичные методы геолого-геофизических исследований, результаты математической интерпретации которых были бы сопоставимы по точности и информативности с результатами сейсморазведки. Поэтому в диссертационной работе значительное внимание было уделено совершенствованию способов математической обработки на основе более экономичных методов геологоразведки таких как гравиразведка и магниторазведка и сопоставление результатов геолого-геофизической интерпретации этих методов с результатами сейсморазведки и геотермии.

Выявление особенностей распределения глубинных источников гравитационного и магнитного полей на территории Восточного Устюрта. Построение трехмерных моделей глубинных границ земной коры для Узбекской части территории Восточного Устюрта с последующим сопоставлением их с имеющимися структурно-геологическими данными. Уточнение геологического строения территории Восточного Устюрта и прилегающих акваторий в свете новых геолого-геофизических данных и методических разработок.

Изучение перспектив нефтегазоносности района исследований. Фактические материалы. Диссертационная работа базируется на результатах научных исследований кафедры Разведочной геофизики и компьютерных систем Российского Государственного Университета нефти и газа им. И.М.Губкина и на фондовых материалах Ташкентского геологического управления.

4. Предложена методика оценки перспектив нефтегазоносности территории Восточного Устюрта по комплексу геолого-геофизических данных.

Практическая значимость и личный вклад автора. Разработанные методики определения глубины залегания основных плотностных границ разреза земной коры и некоторых параметров, связанных с физическими свойствами горных пород, позволяют построить трехмерные модели глубинного строения исследуемого региона и других, подобных ему, сложнопостроенных территорий, что позволяет повысить геологическую 8 эффективность проводимых исследований. При определении направлений детальных геологоразведочных работ большую практическую ценность представляют построенные автором карты вертикальной мощности основных слоев осадочного чехла (доюрского (ДК) и карбонатного (КК) комплексов), и поверхностей разделов "гранитного", "диоритового" и "базальтового" слоев земной коры исследуемой части Восточного Устюрта (поверхности Конрада-1, Конрада-2, Мохоровичича), и схема районирования территории по перспективам нефтегазоносности. Полученные результаты могут быть использованы различными геофизическими и геологическими организациями для поисков и разведки месторождений полезных ископаемых.

Основные защищаемые положения.

Реализация и апробация работы. Диссертационная работа выполнялась автором в процессе обучения в очной аспирантуре на кафедре разведочной геофизики и компьютерных систем РГУ нефти и газа.

Основные научные и практические результаты работы обсуждались и докладывались на кафедре "Разведочной геофизики и компьютерных систем" 9 и в НХК «Узбекнефтгаз», а также на конференциях "XVII Губкинские чтения" (2009г.), на Республиканской научной конференции Узбекистана "Геофизические исследования в Узбекистане" (г. Ташкент, 2010г.). Полученные результаты исследований используются геолого-геофизическими организациями в Узбекистане при поисково-разведочных работах.

Публикации. Основные положения диссертации изложены в пяти опубликованных работах, три из которых опубликованы в журналах рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Текст диссертации составляет 171 страницу, включая 8 таблиц, 58 рисунков и список литературы из 95 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Закиров, Азамат Шухратович

Выводы

В данной главе проведена комплексная интерпретация различных геофизических полей для поиска возможных критериев прогноза нефтегазоносности исследуемой Узбекской части восточного Устюрта.

В первом разделе главы проведен анализ комплекса геофизических методов, используемых для оценки нефтегазоносности исследуемой территории восточного Устюрта. В частности, проведено обоснование выбора определенного набора данных геофизических полей и некоторых геолого-тектонических данных, необходимых для выработки критериев прогноза нефтегазоносности исследуемого территории.

Во втором разделе проведен анализ морфоструктурных особенностей основных горизонтов земной коры восточного Устюрта, полученных в результате решения обратной задачи по данным гравитационного и магнитного полей. Второй раздел главы в основном посвящен анализу, рассчитанных по гравитационному и магнитному полю, морфоструктурных особенностей двух наиболее важных физических поверхностей в разрезе земной коры (К3 — кристаллический фундамент (Ф) земной коры и поверхность (М)-Мохоровичича), используемых в работе по дальнейшему усовершенствованию методики прогноза нефтегазоперспективности по комплексу геофизических полей.

В третьем разделе главы проведен анализ сопоставимости результатов решения обратной задачи по комплексу многоуровневых магнитных, гравитационных и сейсморазведочных данных на территории восточного Устюрта. Показано, что все основные плотностные (g0 — ge), магнитные (ц0 — Цб) и сейсмические (К0 - К5, М) границы земной коры на территории восточного Устюрта совпадают между собой достаточно хорошо.

В четвертом разделе данной главы описана методика прогноза нефтегазоносности и выявления очагов магматической деятельности на территории восточного Устюрта на основе корреляционных зависимостей гравитационного и магнитного полей с наличием залежей углеводородов. Перечислены возможные сочетания знаков гравитационного и аномального магнитного полей и их статистические связи с теми или иными проявлениями нефтегазоносности и магматической деятельности на территории восточного Устюрта. Кроме того, данная методика позволила проследить границы и контакты разнохарактерного гравитационного и магнитного поля, связанного с разными блоками земной коры и выделить ряд других особенностей, что в итоге обеспечило необходимую базу для последующей комплексной интерпретации на основе различных методик.

В пятом разделе получены оценки перспектив нефтегазоносности в первую очередь по результатам проведенного в предыдущих разделах диссертационной работы решения обратной задачи гравитационного и магнитного потенциала. В частности, в данной главе проведен анализ различных критериев нефтегазоперспективности исследуемой территории по результатам совместной геофизической интерпретации комплекса различных геолого-геофизических данных (глубины залегания основных физических границ земной коры, данных теплового потока и данных о распределении разломных тектонических структур, мощности перекрывающих ЛНС пород). В результате был сделан прогноз нефтегазоносности для территории восточного Устюрта на основе корреляционных зависимостей гравитационного и магнитного полей с наличием залежей углеводородов. По результатам исследований проведенных в данном разделе главы можно сформулировать следующие признаки очагов нефтегазообразования* или нефтегазогенерации, характерных для территории восточного Устюрта: а) наличие региональной, глубокой впадины (Самский и Косбулакский прогибы), испытывающей на протяжении длительного периода режим постепенного прогибания поверхности Мохоровичича; б) наличие локальных выступов (Актумсукский) на поверхности Мохоровичича внутри впадины, то есть локальный подъем мантии, который приводит к появлению разломов (№1-№5 и др.)- поверхности Мохоровичича и как следствие к повышению теплового потока из мантии на данной территории; в) наличие повышенного теплового потока приводит к дополнительному прогреву пород осадочного чехла и вследствие этого к ускорению процессов нефтегазогенерации и миграции УВ; г) наличие глубинных сквозных разломов (№1, №3), пересекающих всю земную кору и границу Мохоровичича, которые обеспечивают вертикальные теплопроводящие зоны для быстрой миграции газовых эманаций повышенной температуры из глубины мантии в вышележащие слои земной коры. А для зон нефтегазонакопления на территории восточного Устюрта можно считать необходимыми следующие признаки: а) необходимое сочетание вертикальных мощностей разных слоев осадочного чехла в соответствии со статистическими данными; б) слабая (20 - 50 %) изрезанность перекрывающих слоев осадочного чехла разломными тектоническими структурами, выходящими на поверхность, препятствующая быстрой миграции УВ в атмосферу; в) достаточно густая сеть разломных тектонических структур, пересекающих поверхность гетерогенного фундамента (Ф), поверхности Конрада, обеспечивающая условия для ускоренной миграции УВ ,из очагов нефтегазогенерации в низах коры, в приповерхностные зоны нефтегазонакопления, в структурных ловушках-осадочного чехла; г) наличие самих локальных структурных ловушек (в основном антиклинального типа) в породах осадочного чехла. Таким образом, анализ всех факторов; нефтегазогенерации. и нефтегазонакопления показал, что на исследуемой территории Узбекской части СевероУстюртской впадины наиболее перспективными; структурами^ третьего; и более высоких порядков являются локальные поднятия Косбулакского, Самского прогибов (85%), Кассарминского, Байтерекского. валов Актумсукского выступа (82.5%), а также несколько менее перспективными являются , на юго-западе исследуемой территории зона Барсакельмесского прогиба (75%) и на юге территории впадина Хоскудук-Тасоюкской (Шахпахтитнская зона) ступени (50%).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с целями • исследований, проводимых в рамках данной диссертационной! работы по изучению глубинного строения земной коры на территории Северного Устюрта на основе применения элементов корреляционной теории был решен ряд конкретных задач. Приведем ниже основные результаты проведенной'работы.

Для проведения массовых расчетов на основе имеющихся аналоговых карт были созданы цифровые карты гравитационного и магнитного полей для изучаемой территории Узбекской части Восточного Устюрта по данным высокоточных (0,5 мГал, 10 нТл) карт и за ее пределами по среднеточным картам (4 мГал, 10 нТл) с привязкой их к географическим координатам (широта и долгота точки).

По данным спектров методом максимальной энтропии цифровых данных гравитационного поля вдоль двух сеток из 16-и профилей длиной 150-100 км и 6-и более длинных профилей 400-600 км оценены средние пространственные размеры аномалий гравитационного поля. Их можно разделить на 5-7 пространственных классов составляющих поля. Такое же разделение характерных пространственных размеров магнитных аномалий поля получено по данным 15 меридиональных и широтных профилей. Судя по рассчитанным спектрам ММЭ" аномальное магнитное поле можно разделить в среднем на 5±2 пространственных классов составляющих поля в зависимости от профиля.

Разработана методика оценки глубины залегания основных границ земной коры на территории Восточного' Устюрта по значениям автокорреляционных функций аномалий гравитационного и магнитного полей, в том числе и в условиях нерегулярной сети исходных данных, приспособленная к сложным условиям наличия разломной тектоники.

Применяемые способы определения глубины являются помехоустойчивыми, так как используются при интерпретации интегральные величины.

С применением предложенной методики были рассчитаны и построены трехмерные схемы основных глубинных физических границ земной коры (Ко - К5, М) на территории Восточного Устюрта с последующим сопоставлением со структурно-геологическими данными, включающими верхнюю часть разреза (юрский (ЮК), доюрский (ДК), карбонатный комплексы (КК)), фундамент (Ф), границ Конрада и Мохоровичича.

С помощью этой методики впервые была построена трехмерная детальная глубинная модель распределения физических неоднородностей в

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Закиров, Азамат Шухратович, Москва

1. Авазходжаев Х.Х. К вопросу о строении доюрских образований Южного Устюрта // Вопросы региональной геологии, геофизики и тектоники нефтегазоносных областей Узбекистана. Ташк., вып. 10, 1974, с. 172-177.

2. Акишев Т.А., Шнейдер И.Ю. Гравиметрическая карта Казахской ССР и прилегающих территорий союзных республик, м-б 1: 1 500 ООО, 1990.

3. Акрамходжаев A.M., Авазходжаев Х.Х., Лабутина Л.И. Литология, условия образования и нефтегазоносность доюрских отложений Устюрта. Ташкент, «Фан», 1979, 160 с.

4. Ананьева Е.М., Беляев И.П., Головин И.В. и др. Схема зон глубинных разломов территории СССР, масштаб 1: 10 000 000, ВСЕГЕИ, 1977.

5. Аронов В.'И. Методы построения карт геолого-геофизических признаков на ЭВМ. М., Недра, 1990, 301 с. с или.

6. Артюшков Е.В. Физическая тектоника. М., Наука, 1993, 200 с.

7. БатМ. Спектральный-анализ в геофизике. М., Недра, 1980, 535с.

8. Бабаджанов Т.Л., Кунин Н.Я., Лук-Зильберман В.И. Строение и нефтегазоносность глубокопогруженных комплексов Средней Азии по геофизическим данным, Ташкент, «Фан», 1986, 190 с.

9. Ю.Бакиров A.A., Князев B.C., Флоренский П.В. и др. Складчатый фундамент и промежуточный комплекс Туранской плиты // Фундамент, основныеразломы Туранской плиты в связи с ее нефтегазоносностью. М., Недра, 1970, 200 с.

10. П.Березкин В.М. Применение гравиразведки для поисков месторождений нефти и газа. М., Недра, 1973.

11. Блох Ю.И. Количественная интерпретация гравитационных и магнитных аномалий. М., МГГА, 1998, 88 с.

12. З.Борисов A.A. Схематическая карта рельефа поверхности Мохоровичича территории СССР (по данным ГСЗ). Н., 1975.

13. Бродовой В.В. Комплексирование геофизических методов. М., Недра, 1991,330 с.

14. Булычев A.A., Гайнанов А.Г., Гилод Д.А., Мазо E.JL, Шрейдер A.A. Гравитационные и магнитные исследования литосферы Южного океана. Вестн. Моск. Ун-та, сер.4. Геология, № 6, 1999, с. 42-52.

15. Булычев A.A., Лыгин И.В., Мелихов В.Р. Численные методы решения прямых задач грави и магниторазведки (конспект лекций) - М., МГУ, 2010, 164 с.

16. Веселов К.Е., Сагитов М.У. Гравиметрическая разведка. М., Недра, 1968, 512с.

17. Высоцкий И.В., Оленин В.Б., Высоцкий В.И. Нефтегазоносные бассейны зарубежных стран. Учебник. М., Недра, 1981, с. 479.

18. Высоцкий И.В., Высоцкий В.И. Формирование нефтяных, газовых и конденсатно-газовых месторождений. М., Недра, 1986, 150 с.

19. Вольвовский И.С., Вольвовский Б.С. Разрезы земной коры территории СССР по данным глубинного сейсмического зондирования // Сов. Радио. 1975,264 с.

20. Гаврилов В.П. Нефтегазоносность гранитов. Геология нефти и газа, 2000, № 6, с. 44-49.

21. Гайнанов А.Г., Пантелеев. Морская гравиразведка. М., Недра 1991, 214с.164

22. Гафаров H.A., Гулев B.JI. и др. Новый взгляд на перспективы нефтегазоносности Восточного Устюрта. М., Недра, 2010, 260 с.

23. Геоэкология плато Устюрт. Республика Узбекистан. Под редакцией П.В.Панкратьева. Оренбург, 2009, 240с.

24. Гладкий К.В., Серкеров С.А. Дополнительные главы гравиразведка и магниторазведка. МИНГ им. Губкина, 1976, 61с. с илл.

25. Гладкий К.В., Серкеров С.А. Преобразование Фурье и их приложения в гравиразведке и магниторазведке. МИНГ им. Губкина, 1974, 72с. с илл.

26. Глазнев В.Н., Павловский В.И., Раевский А.Б. Автокорреляционные функции потенциальных полей, обусловленных горизонтальным слоем со случайным расположением источников. Изв. АН СССР, сер. Физика Земли, №8, 1978, с. 85-90.

27. Голиздра Г.Я. Комплексная интерпретация геофизических полей при изучении глубинного строения земной кары. М., Недра, 1988, 212с.

28. Гольцман Ф.М., Калинина Т.Е. Статистическая интерпретация магнитных и гравитационных аномалий. JI., Недра, 1983, 248 с.

29. Задачи диагноза и распространения в геологии, геохимии и геофизике. В кн.: Геология и математика // Под ред. Э.Э. Фотиади. Новосибирск, Наука, 1970, 150с.39.3уннунов Ф.Х. Литосфера Средней Азии по сейсмическим данным. Ташкент: ФАН, 1985, 108 с.

30. Кунин Н.Я. Промежуточный структурный этаж Туранской плиты. М., «Недра», 1974, 150 с.

31. Лобанов A.M. Невостребованные возможности гравиметрии. Изв. вузов, Геология и разведка, № 1, 1998, с. 25-29.

32. Логачев A.A., Захаров В.П. Магниторазведка. Л., Недра, 1973, 350 с.

33. Луговенко В.Н. Статистический анализ аномального магнитного поля. М., Наука, 1974, 200 е., с илл.

34. Магниторазведка. Справочник геофизика. М., Наука, 1990, 470с., с илл.

35. Макаренко Ф.А., Бедер Б.А., Джибути С.С. и др. Карта распределения теплового потока на территории СССР, масштаб 1: 5000000, Москва, ГУГК Сов. Мин СССР; ГИН АН СССР, 1972.

36. Маловичко А.К., Костицын В.И., Тарунина O.JI. Детальная гравиразведка на нефть и газ. М., Недра, 1979, 190 е., с илл.

37. Макарова З.А. Карта аномального магнитного поля территории Северного Устюрта, масштаб 1 : 1 000 000, ВСЕГЕИ-Узбекгеофизика, Ташкент, 2003.

38. Макарова З.А. Карта аномального магнитного поля территории СССР, масштаб 1: 2 500 000, ВСЕГЕИ, Москва, 1974.

39. Максин Ю.Е. Сводный отчет по объектам- 14/77 «Поисковые исследования МОГТ в западной части Аральского моря» и 9/7 «Сейсморазведочные работы MOFT на Центрально-Аральской структуре». Фонды ОАО «Узбекгеофизика», 1978, 150 с.

40. Маловичко А.К., Костицын В.И. Гравиразведка. М., Недра 1992, 357 с.

41. Методические рекомендации по интерпретации геофизических материалов при крупномасштабном геологическом картировании, Свердловск, 1974, 216 с.

42. Миков Д.С. Методы интерпретации магнитных аномалий. Томск: Изд-во Томск. Универ., 1962, 188 с.

43. Никитин A.A. Статические методы выделения геофизических аномалий. М., Недра, 1979, 280 е., с илл.

44. Никитин A.A. Теоретические основы обработки геофизической: информация. М., Недра, 1986, 342 е., с илл.

45. Никитин A.A. Теория и методы выделения слабоконтрастных объектов в геофизических полях. Геофизика, № 2, 2001, с. 9-18.

46. Петрищевский A.M. «Теневые» гравитационные модели глубинных структур земной коры и верхней мантии. Геофизика, № 4, 2004, с. 48-54.I

47. Петров A.B., Никитин A.A. Классификация комплексных геополей на однородные области // Геология и разведка. Изв. ВУЗов. 3, 1990, 37-42.

48. Прилепко А.И. Об единственности определения плотности и формы тела в обратных задачах теории потенциала. Доклады АН СССР, Т. 193, № 2, с. 288-291.

49. Пронин В.П. Использование разновысотных статистических характеристик аномального магнитного поля для оценки мощности магнитоактивного слоя земной коры. Физика Земли, 1994, №7, с. 162-167.

50. Пузырев H.H. О моделях в разведочной сейсмологии. Геофизика, № 5, 2001, с. 10-19.

51. Рапопорт М.Б. Вычислительная техника в полевой геофизике. М., Недра, 1990, 264 с.

52. Разумовский В.В., Тюрин A.M. Один из способов комплексной интерпретации результатов геофизических методов исследования. Геофизика, 2001, № 3, с. 40-43.

53. Роз Н.К., Дырда М.А. Отчет по производству работ по средне-масштабному картированию домезозойского фундамента. Т. 1, кн. 2, 1985.

54. Семов В.Н. В поиске критериев регионального прогноза нефтегазоносности по особенностям глубинного строения земной коры. Геофизика, № 1, 2003, с. 59-68.

55. Серкеров С.А. К определению формы аномальных тел. В сб.: Разведочная геофизика. М., Недра, вып. 104, с. 119-125.

56. Серкеров С.А. Корреляционные методы анализа в гравиразведке и магниторазведке. М., Недра, 1986, 274с.

57. Серкеров С.А. Спектральный анализ в гравиразведке и магниторазведке . М., Недра, 1990, 279с. с илл.

58. Серкеров С.А. Теория гравитационного и магнитного потенциалов. М., Недра, 1988, 304 с. с илл.

59. Серкеров С.А. Гравиразведка и магниторазведка. М., Недра, 1999, 437с. с илл.

60. Соколов К.П. Геологическое истолкование магниторазведочных данных. М., Госгеолтехиздат, 1956, 128 с.

61. Сорокин Л.В. Гравиметрия и гравиметрическая разведка. М., Гостоптехиздат, 1951, 480 с.

62. Старостенко В.И. Устойчивые численные методы в задачах гравиметрии. Киев: Наукова Думка, 1978, 228 с.

63. Страхов В.Н., Лапина М.И. Определение интегральных характеристик возмущающих масс аппроксимационным методом в задачах гравиметрии и магнитометрии. Изв. АН СССР, серия физика Земли. М., Наука, 1975, №4, с. 40-75.

64. Страхов В.Н. О применение формул Парсеваля из теории преобразования Фурье к интерпретации магнитных и гравитационных аномалий. Геология и геофизика, № 10, 1963, с. 141- 157.

65. Структура фундамента платформенных областей СССР. Объяснительная записка к тектонической карте фундамента территории СССР масштаба 1:5000000, Л., Наука, 1974, 35 с.

66. Судариков Ю.А., Серкеров С.А., Халин А.И., Шрайбман В.И. Использование геолого-геофизических данных для изучения региональной тектоники нефтегазовых областей. М., Недра, 1976, 168 с.

67. Таль-Вирский Б.Б. Геофизические поля и тектоника Средней Азии. М. «Недра», 1982, 200 с.

68. Тархов А.Г., Бондаренко В.М., Никитин A.A. Принципы комплексирования в разведочной геофизике. М., Недра, 1977, 222 с.

69. Тафеев Г.П., Соколов К.П. Геологическая интерпретация магнитных аномалий. Л., Недра, 1981, 327с.

70. Тектоносфера Средней Азии и Южного Казахстана. Киев: Наукова Думка, 1990, 100 с.

71. Трошков Г.А. Вопросы интерпретации гравитационных и магнитных полей методом особых точек. Вопросы разведочной геофизики, вып. 8, 1968, с. 40-44.

72. Трофимова Т.А., Никитин A.A. Корреляционный способ обработки данных геофизического комплекса, Изв. Вузов. Геология и разведка, № 9, 1975, с. 142-149.

73. Харитонов А.Л. Об использовании методов численного интегрирования для вычисления спектров потенциальных полей. — В кн.: Исследования по космической геофизике. М., Наука, 1983, с. 118- 123.

74. Харитонов А.Л. Применение элементов корреляционной теории для анализа и интерпретации аномального магнитного поля. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. М., ИЗМИР АН, 1984, 25с.

75. Фузайлов И.А.Структура консолидированной коры Западного погружения Тянь-Шаня. Ташкент, «Фан», 1977, 140 с.

76. Цветков Ю.П., Белкин В.А., Канониди Х.Д. и др. Физико-геологическая интерпретация аномального магнитного поля, измеренного в стратосфере // Физика Земли, 1995, № 4, с. 54-57.

77. Цветков Ю.П., Ротанова Н.М., Ораевский В.Н. и др. Аномальное геомагнитное поле по градиентным измерениям на стратосферных высотах//Геомагнетизм и аэрономия. 1996, № 1, с. 136-142.

78. Чекалин Е.Н. Схематическая карта тектонических нарушений кристаллического фундамента Арало-Устюртского региона. Отчёт сейсморазведочной партии, Ташкент, 2003, 200 с.

79. Шалаев С.В. Геологическое истолкование геофизических аномалий с помощью линейного программирования. Д., Недра, 1972, 139 с.

80. Шрайбман В.И., Жданов М.С., Витвицкий О.В. Корреляционные методы преобразования и интерпретации геофизических аномалий. М., Недра, 1977, 237с. с илл.

81. Щукин Ю.К. Геологические задачи региональных геофизических исследований//Геофизика, № 1, 1997, с. 12-19.

82. Spector A. and Crant F.S. Statistical models for interpreting aeromagnetic data. Geophysics, V. 35, № 2, 1970, pp. 293-302.

83. Burg I.P. The relationship between maximum entropy spectra and maximum likelihood spectra// Geophysics, V.37, N.3, 1972, pp. 375-376.

Информация о работе

Закиров, Азамат Шухратович
кандидата технических наук
Москва, 2011
ВАК 25.00.10

Диссертация

Методика изучения глубинного строения и перспектив нефтегазоносности Северного Устюрта по комплексу геофизических полей - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Методика изучения глубинного строения и перспектив нефтегазоносности Северного Устюрта по комплексу геофизических полей - тема автореферата по наукам о земле, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы