Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Прогнозирование нефтегазоносных объектов по данным сейсморазведки и ГИС в суб-бассейне северный Мелут(Судан)

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Али Мохамед Гамал Абделла

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОЛОГИЧЕСКОМ СТРОЕНИИ РАЙОНА

1.1. История геологического изучения.

1.2. Стратиграфия.

Северная область (включая суб-бассейн северный Мелут).

Южная область (включая суб-бассейн южный Мелут).

1.3. Выводы.

ГЛАВА II. ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРНОГО СТРОЕНИЯ СУБ-БАССЕЙНА СЕВЕРНЫЙ МЕЛУТ СЕЙСМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ОТРАЖЕННЫХ ВОЛН.

2.1. Выбор профилей в области исследований.

2.2. Параметры регистрации и обработки профилей.

2.3. Построение структурных карт и их интерпретация.

2.4. Выводы.

ГЛАВА III. ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВРЕМЕННЫХ РАЗРЕЗОВ.

3.1 Введение.

3.2 Динамический анализ временных разрезов суб-бассейна Северный Мелут.

ГЛАВА IV. ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СЕЙСМОГРАММ ОСТ СПОСОБОМ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ДИАГРАММ (СПД).

4.1. Обоснование необходимости изучения изменений амплитуд с удалением

4.2. Зависимость отражающей способности от удаления и способ AVO.

4.3. Способ параметрических диаграмм.

4.4. Сравнительная оценка эффективности способов AVO и СПД для разреза Западной Сибири.

4.5. Анализ динамических свойств разреза суб-бассейна Северный Мелут с помощью СПД.

4.6. Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Прогнозирование нефтегазоносных объектов по данным сейсморазведки и ГИС в суб-бассейне северный Мелут(Судан)"

За последние годы, как в России, так и в других странах особое внимание уделяется детальному изучению земной коры геофизическими методами. Это обусловлено постоянно возрастающими масштабами работ по поиску и разведке полезных ископаемых. Для решения этой основной проблемы большое внимание уделяется в частности, изучению аномалий волнового поля - одного из главных источников информации о глубинном строении земных недр, с перспективой использования расчетных параметров аномальной части волнового поля для тектонического районирования и поисков полезных ископаемых. Необходимо отметить, что для увеличения эффективности сейсморазведки существенное значение имеет развитие методов математической обработки ГИС и геофизической интерпретации волнового поля на компьютере.

Район исследований Мелут, рассматриваемый в диссертационной работе находится на юго-востоке Судана. Он простирается в северо-западном направлении от Эфиопской границы приблизительно на 300 км. Максимальная ширина бассейна - около 100 км. Бассейн ограничен долготами 32° 00' 00" В и 34° 00' 00" В и широтами 8° 00' 00" и 10° 45' 00" С (рис. 1.1).

Мелут принадлежит к рифтовым бассейнам центрального Судана, в состав которых входят также бассейны Муджлад, Синий Нил, Баггара, Хартум и Руат. По сейсмическим данным установлено, что наиболее мощные отложения (13500 м) накоплены в самых глубоких частях впадин этих бассейнов [43], которые относятся к центральноафриканской рифтовой системе, которая простирается от впадины Беню в Нигерии до северной Эфиопии (рис., 1.2). Рифтовая система начала развиваться в раннемеловое время в процессе раскола Гондваны и отделения Южной Америки от Африки [16]. Формирование всех этих бассейнов было выполнено межкратонными растягивающими силами, в результате раскрытия Атлантики [39]. Движения по направлениям главных разломов продолжились и привели к формированию нескольких глубоких впадин, ограниченных сбросами.

Мелут аналогичен другим рифтовым бассейнам Центрального Судана по осадочному составу. Он сложен мощными плотными и рыхлыми обломочными отложениями, наколенными в континентальных средах. Эти осадочные отложения являются речными, аллювиальными, озерными, прибрежными и дельтовыми. Они состоят из песков, песчаников, илов, алевритов, глин и аргиллитов, присутствуют также конгломератные песчаники (в меньшей степени).

В разрезе исследуемого бассейна принимают участие породы меловых, палеогеновых, неогеновых и четвертичных отложений. Наличие более древних отложений до сих пор не доказано.

Скважины Адар-1 и -2, Нал-1, Ел-1 и Собат-1 являются единственными скважинами, пробуренными международной нефтяной компанией Шеврон в бассейне Мелут. Максимальная достигнутая глубина составляет около 4500 м, а самые древние породы имеют верхнемеловой возраст. Актуальность проблемы.

Экономическое состояние Республики Судан находится в прямой зависимости от наличия запасов минеральных ресурсов страны. Ускорение работ по геолого-геофизическому изучению территории Республики Судан, эффективное использование запасов минеральных и, в первую очередь, топливно-энергетических ресурсов, зависит от развития и применения прогрессивных видов геофизических исследований недр. К таким прогрессивным методам геофизических исследований недр относится сейсморазведка. Развитие методики сейсморазведки и повышение её геологической эффективности является актуальной народно-хозяйственной задачей. Решение этой задачи в значительной степени зависит от совершенствования существующих и создания новых, более надежных математических методов обработки и интерпретации наблюдаемых данных.

В комплексе разведочных геолого-геофизических работ сейсмические исследования до недавнего времени предназначались в основном для решения структурных задач, т. е. для получения информации о внутреннем строении осадочных толщ. Однако достижения в области научно-технического прогресса в сейсморазведке свидетельствуют о возможности расширения разведочных задач, решаемых сейсмическими исследованиями. Практический успех достигнут в прогнозировании нефтегазоносности. Залежи углеводородов в многих случаях проявляются в аномальном поведении физических свойств содержащих их коллекторов (скоростей сейсмических волн, их поглощения и др.), а вертикальная миграция углеводородов приводит к изменению физических свойств мощных толщ вышележащих пород.

Большая часть нефтяных скважин расположена в южном и центральном Судане в бассейне Муджлад. Восточнее этого бассейна находится бассейн Мелут, который также перспективен в отношении нефтегазоносности. Однако к настоящему времени этот бассейн изучен недостаточно, что не позволяет точно оценить извлекаемые запасы углеводородов. Бассейн Мелут можно разделить на 5 суб-бассейнов: южный, западный, северный, юго-восточный и юго-западный. Представленное исследование касается суб-бассейна Северный Мелут, который является наиболее перспективным. В этом состоит актуальность данной работы. Цель диссертационной работы:

Основная цель данной диссертационной работы заключается в усовершенствовании методики прогнозирования залежей углеводородов по данным сейсморазведки с учетом геофизических и геологических исследований в скважинах.

Для реализации поставленной цели предстояло решить следующие задачи: 1. Изучить основные особенности геологического строения и истории развития бассейна Мелут на фоне геологии центрального и южного Судана.

2. Выявить в осадочном чехле перспективные нефтегазоносные комплексы (нефтегазоматеринские толщи, породы коллекторов и покрышек), а также перспективные ловушки различного типа.

3. Восстановить историю тектоно-стратиграфического и седиментологического развития бассейна Мелут.

4. Осуществить интерпретацию мигрированных сейсмических разрезов с целью прослеживания главных отражающих границ, построения по ним структурных карт, трассирования тектонических нарушений и определения динамических параметров сейсмических разрезов, информативных в отношении нефтегазоносности.

5. Выработать рекомендации по направлению дальнейших поисково-разведочных работ.

Фактические материалы.

Проведенные исследования базируются на:

1. Геолого-геофизических материалах, полученных в результате производственной деятельности американской нефтяной компании Шеврон, проводившей работы на территории Судана в 1979 - 1983 гг. К таким материалам относятся мигрированные сейсмические разрезы по сети профилей, покрывающих исследуемую территорию и данные ГИС по глубоким скважинам (АК, диаграммы компенсированного плотностного каротажа, диаграмма литологического разреза скважины по данным каротажа, и т.д.).

2. Опубликованных технических отчетах и рукописях различных авторов и компаний;

3. Литературных источниках российских и зарубежных авторов.

Основные защищаемые положения:

1. Структурные карты, отображающие направления простирания основных тектонических объектов исследуемого региона - структур, разломов, поднятий и впадин.

2. Методика визуального анализа волнового поля на временных мигрированных разрезах.

3. Методика частотного анализа по функции автокорреляции сейсмических трасс на временных мигрированных разрезах.

4. Обоснование эффективности применения способа параметрических диаграмм (СПД) для определения амплитудных вариаций отражений с удалением и оценка разрешающей способности (СПД) по данным моделирования.

Научная новизна:

1. Впервые собраны, проанализированы и обобщены имеющиеся разрозненные данные по региональной геологии, тектонике, истории развития бассейна Мелут с точки зрения оценки его нефтегазоносности.

2. Разработана технология применения стандартных компьютерных программ для преобразования аналоговых данных в цифровой формат.

3. Разработана методика визуального анализа волнового поля и частотного анализа по функции автокорреляции на временных мигрированных разрезах и выделены на этой основе перспективные нефтегазоносные объекты.

4. Усовершенствована методика анализа амплитудных вариаций отражений с удалением (СПД), превосходящая по технологичности известную методику AVO и не уступает ей по точности.

5. Разработаны методические рекомендации по применению СПД для анализа тонкослоистых геологических разрезов.

Практическая ценность.

1. Построены структурные карты, которые могут применяться при геолого-тектоническом районировании исследуемой территории для поисков нефти и газа в суб-бассейне Северный Мелут.

2. На основе визуального анализа динамических свойств сейсмических мигрированных временных разрезов и при использовании частотного анализа трасс разреза по функции автокорреляции показана возможность выделения перспективных зон наличия УВ.

3. Определена разрешающая способность способа параметрических диаграмм, который может применяться на производственных предприятиях, занимающихся поисками и разведкой нефти и газа Реализация и апробация работы.

Работа выполнена на кафедре разведочной геофизики и компьютерных систем РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина за время обучения в очной аспирантуре с 2001 по 2004 год. Работа выполнена под научным руководством профессора Урупова А. К. и доцента Воскресенского Ю. Н., которым автор выражает глубокую благодарность за большое внимание к работе и постоянную поддержку. Автор выражает свою искреннюю признательность за поддержку заведующему кафедрой разведочной геофизики и компьютерных систем, профессору Серкерову С. А. и ряду других сотрудников кафедры. Публикации.

Основные положения диссертации изложены в трех опубликованных работах [1, 2, 16].

Объем и структура диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения; содержит 140 страниц машинописного текста, 11 таблицы и 172 рисунка. Список литературы включает 45 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Али Мохамед Гамал Абделла

4.6. Выводы

По результатам обработки способами AVO и СПД данных моделирований можно сделать следующие выводы:

1. СПД технологичнее способа AVO;

2. СПД обладает более высокой по сравнению с AVO точностью;

3. Непрерывные по to диаграммы A (to) и В (to), в диапазоне времен регистрации отдельного отраженного сигнала при видимой длине волны Я, меньшей мощности отдельного слоя, обладают видимой частотой, характерной для данного отраженного сигнала и подобной формой.

4. Значения А и В, характеризующие свойства отражающей границы при Я < h вне зависимости от формы импульса, следует определять по главному экстремуму отраженного сигнала;

5. Интерференция отражений, обусловленная тонкой слоистостью, возникающая при видимой длине волны, большей мощности слоя, затрудняет определение параметров А и В, а, следовательно, и PR (рис.4.28);

6. Непрерывный по времени to характер диаграмм A (to) и В (to) позволяет построить для каждого отражения годограмму В (А), которая в случае неизменной с удалением формы отраженного сигнала имеет вид прямой линии (рис. 4.29);

7. Кроссплот В (А), построенный по результатам определения А и В по исходным данным оказался информативным для выделения кровли и подошвы свиты Ел известного пласта, содержащего углеводороды (рис. 4.30).

8. Следует считать целесообразным проведение динамического анализа с помощью СПД для подтверждения выделенных нефтегазоперспективных объектов. Во всех случаях можно надеяться на получение с помощью СПД более надежного прогноза по сравнению с анализом временных разрезов. Поэтому рекомендуется постановка на перспективных объектах специальных сейсмозондирований с последующей обработкой данных по технологии СПД.

135

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенное обобщение публикаций и геологическая интерпретация временных разрезов позволили установить высокую перспективность отложений суб-бассейна Северный Мелут в отношении нефтегазоносности. Основным объектом исследования с целью изучения залежей при помощи комплекса сейсморазведки и ГИС являются свиты Ел и Мелут.

Интерпретация временных разрезов показывает, что суб-бассейн Северный Мелут характеризуется следующими структурными особенностями: наличием грабенообразной структуры в направлении СЗ - ЮВ в центральной части суббассейна, и структуры типа горст и ступенчатыми сбросами в северовосточных, северо-западных и юго-западных частях суб-бассейна. Основные нефтяные ловушки связаны с ограниченными разломами антиклиналями и структурами испытавших вращение блоков.

Для обнаружения перспективных нефтегазоносных объектов разработана методика динамического анализа временных разрезов, с помощью которой выделены 10 объектов. Эти объекты характеризуются наличием ярких пятен, и значительным понижением частоты колебаний в области залежи и ниже ее. Особое внимание уделено изучению частотного состава сейсмических записей в пределах этих объектов. Осуществлялся прямой анализ видимых частот и анализ частот с использованием функций автокорреляции. В результате этих анализов были выделены 5 перспективных объектов.

Для уточнения прогноза, на основании моделирования сейсмограмм по скважинным данным и их обработки методиками AVO и СПД установлена необходимость детального динамического анализа исходных сейсмических записей - сейсмограмм. Для получения этой информации на выделенных перспективных объектах рекомендуется проведение сейсмических зондирований.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Али Мохамед Гамал Абделла, Москва

1. Англо-русский геологический словарь. М. Государственное издательствотехнико-теоретической литературы. 1957, 523 с.

2. Березкин В. М., Киричек М. А., Кунарев А. А. Применение геофизическихметодов разведки для прямых поисков месторождений нефти и газа. М., Недра, 1978.

3. Воскресенский Ю.Н. Изучение изменений амплитуд сейсмических отраженийдля поисков и разведки залежей углеводородов. Учебное пособие доя вузов. М.: РГУ нефти и газа, 2001,68 с.

4. Гурвич И. И., Боганик Г. Н. сейсмическая разведка: Учебник для вузов. 3-еизд. Перераб. -М.: Недра, 1980, 551 с.

5. Левин А. Н. О Вычислении угла падения волны на поверхность разделаупругих сред по заданному годографу отраженных волн. Физика Земли, N 11, 1997, с. 77-78.

6. Рапопорт М. Б., Вычислительная техника в полевой геофизике: Учеб. длявузов. 2-е изд., и доп. - М.: Недра, 1993. - 350 е.: ил.

7. Сейсморазведка: Справочник геофизика. В двух книгах / рераб. И доп. М.1. Недра, 1990, 400 е.: ил.

8. Словарь по геологии нефти и газа.—Л.: Недра, 1988. 679 е.: ил.

9. П.Спасский Б. А., Исследование анизотропии горных пород методом кинематических и динамических диаграмм. Нефтегазовая геология и геофизика, № 12, М., 1967, с.35-36.

10. Урупов А.К., Einige Ergebnisse der Anwendung von Parametrische diagram zuz Ausorderung multiplen Wellen und Untersuchung Quasinnisotropie., Geophysic und Geologia, 315, Leipzig, 1968, p.720-745

11. Урупов A.K., Кивокурцев В.И. Способ интерпретации наблюдений по методу отражённых волн с помощью параметрических диаграмм (способ параметрических диаграмм). Разведочная геофизика, вып. 1, Недра. М., 1964. с.27-31

12. Урупов А.К., Основы трехмерной сейсморазведки. Нефть и Газ. М., 2004, 568 с.

13. Урупов А.К., Особенности параметрических диаграмм при регистрации отражений от плоских границ. Ученые записки Пермского университета, т. 102, Пермь, 1963, с.9-19.

14. Шерифф Р., Гелдарт JI. Сейсморазведка: В 2-х т. Т. 2. Пер. с англ. М.: Мир,1987,400 е., ил.

15. Almond, D. С, Geological evolution of the Afro Arabian Dome. Tectonophysics,131,1986. pp 301 -332.

16. Andrew, G., Geology of the Sudan. In: Agriculture in the Sudan, Tothill, J.D.(ed), Oxford University Press: London, 1948, pp. 84-128.

17. Browne, S. E., Fairhead, J. D. and Mohamed, 1.1., Gravity study of the While Nile Rift, Sudan, and it's regional tectonic setting. Tectonophysics, 113, 1985, 123 -137.

18. Burke, K. and Dewey, J. F., Two plates in Africa during the Cretaceous?. Nature, V. 249, 1974, p. 313-316.

19. Castagna J. P., Smith S. W. Comparison of AVO indicators: A modeling study. -Geophysics, 1994, v. 59, p.p. 1849-1855.

20. Castagna J.P. AVO analysis Tutorial and review, in Castagna J.P. and Backus M.M., Eds., Offset-dependent reflectivity - Theory and practice of AVO analysis. - Soc. Expl. Geophys., 1993, p.p. 3-36.

21. Castagna J.P., Bazle M.L., Eastwood, R.L. Relationships between compressionalwave and shear-wave velocities in clastic silicate rocks. Geophysics, 1985, v. 50, p.p. 571-581.

22. Castagna J.P., Bazle M.L., Kan Т.К. Rock physics The link between rockproperties and AVO response, in Castagna J.P. and Backus M.M., Eds., Offset-dependent reflectivity Theory and practice of AVO analysis. - Soc. Expl. Geophys., 1993, p.p. 135-171.

23. Castagna J.P., Swan H. W., Foster D.J. Framework for AVO gradient and interceptinterpretation. Geophysics, 1998, v. 63, N 3, p.p. 948-956.2816. Connolly P. Elastic impedance. The Leading Edge, 1999, v. 18,N4,

24. Edmonds, J. M., The distribution of the Kordofan sand (Anglo-Egyptian Sudan). Geol. Mag, 79, (1), 1942, pp. 18-30.

25. Eltayeb, О. A. Kh. Sedimentology of the Kordofan group sequences of the Melut

26. Basin, Southeastern Sudan. M. Sc. Thesis (unpub.), University of Khartoum, Sudan., 1993, pp 93.

27. Fairhead, J. D. and Green, С. M., Controls on rifting in Africa and the regionaltectonic model for the Nigeria and East Niger rift basins. J. Afr. Earth Sciences. 1989. Vol.8. No. 2/3/4. 1988, pp. 231-249.

28. Fairhead, J. D., Mesozoic plate tectonic reconstructions of the central South

29. Atlantic Ocean: the role of the West and Central African rift system. Tectonophysics, 155, 1988, ppl81-191.

30. Gardner G.H.F., Gardner LW., Gregory A.R. Formation velocity and density -The diagnostic basics for stratigraphic traps. Geophysics, 1974, v. 39, N6, p.p, 1603-1615.

31. Kaska, H. V., A spore and pollen zonation of Early Cretaceous to Tertiary nonmarine sediments of centeral Sudan. Palynology, 13,1989, pp79 90.

32. Koefoed O. On the effect of Poisson's ratios of rock strata on the reflection coefficients of plane waves. Geophysical Prospecting, 1955, v.3, p.p. 381387.

33. Mohr, P. A., 1970. The Geology of Ethiopia. University College of Addis Ababa Press.

34. Ropertson Research International (RRI) and Geological Research Authority of Sudan (GRAS), The Geology and Petroleum Potential of southeastern Central and Eastern Sudan (Unpublished report) 1990.

35. Reynolds, P. О. Plate tectonic aspects of continental rift basin formation in Central and Western Sudan. In Thorweihe U., Schandelmeier N., (eds.) Geoscientific Research in Northeast Africa. 1993., Palkema, Rotterdam, pp221-225.

36. Ross C.P., Sparlin M.A. Improved crossplot analysis using visualization . techniques. The Leading Edge, 2000, v. 19, N 11, p.p. 1188-1199.

37. Salama, R. В., Buried troughs, grabens and rifts in Sudan. J. Afr. Earth Sci.3 (3), 1985., 381 -390.

38. Salama, R. В., The evolution of the River Nile, in relation to buried saline rift lakes and water resources of Sudan. Ph.D. Thesis, University of New South Wales (unpublished) 1985.

39. Schull, T. J., Rift Basins of interior Sudan: Petroleum exploration and discovery. AAPG Bull., V. 72, No. 10,1988, pp. 1128-1142.

40. Sheriff, Robert E., , Structural Interpretation of Seismic Data. AAPG Bookstore,

41. Tulsa, Oklahoma 74101,1982, 73 p.

42. Vail, J. R., Outline of the geology and mineral deposits of the Democratic Republic of Sudan and adjacent areas. Overseas Geol. Miner. Resour., London. 49, 1978,67pp.