Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Сейсмическая анизотропия геологического разреза Суданского побережья Красного моря

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Абдульрахман, Ибрагим Мустафа

Введение.

1. Изученность и геологическая характеристика Суданского побережья и западного сектора Красного моря.

1.1 История развития нефтяной промышленности Судана.

1.2 Геолого-геофизическая изученность.

1.3 Геоморфологическая характеристика района.

1.4 Общие сведения о геологическом разрезе.

1.5 Региональная тектоника и строение фундамента.

1.6 Основные задачи исследований.

2. Анизотропия физических свойств геологического разреза и способы ее изучения.

2.1 Геологические факторы, вызывающе анизотропию.

2.2 Модели анизотропных сред и их характеристики.

2.3 Обзор способов изучения сейсмической анизотропии.

3. Изучение сейсмической анизотропии на шельфе Красного моря (Суданский сектор).

3.1 Геологический разрез в районе скважины Суакин -2.

3.3 Изучение анизотропии скоростей.

3.3.1 результаты исследований анизотропии скоростей по данным ВСП в скважине Суакин-2.

3.2.2 Изучение анизотропии скоростей по данным моделирования.

3.3 Изучение частотной анизотропии.

3.3.1 Оценка частоты сейсмических волн по автокорреляционным функциям сейсмических колебаний.

3.3.2 Азимутальная анизотропия частотных параметров отраженных

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Сейсмическая анизотропия геологического разреза Суданского побережья Красного моря"

Актуальность проблемы. Республика Судан располагается на северовосточной окраине Африканской платформы, граничащей по рифту Красного моря с Аравийской платформой. Этим объясняется наличие на ее территории многочисленных геологических нарушений и сопровождающей их трещиноватости горных пород. Образование трещин играет значительную роль в формировании структуры земной коры и обуславливает проницаемость, формирование пористых объемов, перенос и циркуляцию флюидов в земной коре. По литературным данным известна приуроченность 70 % залежей нефти и газа либо к трещинным коллекторам, либо к коллекторам, возникшим на основе трещиноватости. Однако, методика картирования разломной тектоники и зон трещиноватости представляет сложную проблему, которая нуждается в дальнейшей разработке, т.к. с зонами разломов и трещиноватости могут быть связаны крупные месторождения нефти и газа на территории Судана.

Трещиноватость геологической среды проявляется в анизотропии ее физических свойств и отличиях характеристик геофизических полей, измеряемых в различных направлениях. Несмотря на то, что геофизические, в том числе и сейсмические, съемки проводятся в Судане со средины 50-х годов, данные об изучении анизотропных свойства геологической среды этой территории отсутствуют. Это, несомненно, приводило к снижению надежности и точности сейсмических работ, что проявилось в неоптимальности заложения многих поисковых скважин.

Данная работа посвящена изучению сейсмической анизотропии разреза суданского сектора побережья Красного моря и, практически, является первым исследованием, позволившим выявить характер проявления анизотропии в данном регионе и ее влияние на получаемые сейсмические материалы. В этом состоит актуальность изучаемой в работе проблемы.

Цель диссертационной работы:

• исследование и получение данных о проявлениях сейсмической анизотропии геологического разреза суданского сектора Красного моря, которая может быть связана с упорядоченностью среды -направлением простирания структур, разломов и трещиноватостью в данном регионе;

• дать рекомендации по способам более глубокого изучения сейсмической анизотропии данного региона для последующего её учета при обработке и интерпретации сейсмических данных.

Фактические материалы. В основу диссертационной работы положены результаты собственных исследований автора на основе изучения литературы и сейсмических материалов, представленных автору министерством энергетики Судана. Основные защищаемые положения:

• обработкой сейсмических данных 3-х компонентного ВСП и ОСТ в районе скважины Суакин-2 Токар-Суакинской зоны Красного моря выявлена анизотропия скоростей (до 20%) и анизотропия частот и их дисперсии;

• ожидаемые оценки проявления сейсмической анизотропии подтверждены материалами проведенного автором моделирования и совпадают с данными, полученными по реальным материалам;

• данные об анизотропии, полученные по результатам обработки ВСП, ОСТ и моделирования отображают направления простирания основных тектонических объектов исследуемого региона - структур, разломов и возможных зон трещиноватости.

Научная новизна:

• обоснована и практически показана возможность оценки анизотропии околоскважинного пространства по данным 3-х компонентного ВСП;

• Впервые установлена анизотропия скорости и дисперсии скорости в виде азимутальной зависимости этих параметров от направления смещения прямой квазипродольной волны при ее распространении вдоль ствола скважины.

• Впервые получены и исследованы индикатрисы дисперсии частот отраженных волн, анализ которых показал, что их направление в зависимости от частотного диапазона сейсмических колебаний может совпадать либо с направлением трещиноватости, либо с направлением упорядоченности крупных разломов и простиранием структур.

Практическая ценность. На основе обобщения геолого-геофизических данных установлена высокая перспективность разреза в отношении нефтегазоносности. В результате изучения характеристик проходящих и отраженных волн показана возможность выявления анизотропных свойств разреза, с последующим определением по этим данным направлений повышенной трещиноватости осадочного чехла.

Полученная информация может быть использована при установлении зон и направлений, благоприятных для вертикальной и горизонтальной миграции углеводородов и выявления трещиноватых коллекторов в новых нефтегазоносных районах Судана и при выборе рациональной методики разработки месторождений нефти и газа.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 печатные работы. Объем работы. Диссертация состоит из Введения, 3-х разделов и Заключения; содержит. 125 страниц машинописного текста, 14 таблицы и 34 рисунков. Список литературы включает 98 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Абдульрахман, Ибрагим Мустафа

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Проведенный нами анализ результатов геологических исследований в Суданском секторе Красного моря показал, что многие из пробуренных скважин не вскрыли предполагаемые положительные структуры. Это связано с низкой степенью геологической изученности данного сектора, и в первую очередь, с низким качеством проведенных сейсмических работ. Одной из причин создавшейся ситуации является то, что, несмотря на длительный период поисково-разведочных работ, изучению анизотропии сейсмических волн в пределах Суданского сектора Красного моря до сих пор не уделялось должного внимания, что, на наш взгляд, является существенным методическим недостатком. Данная работа, практически, является первым исследованием, позволившим выявить характер проявления анизотропии разреза суданского сектора побережья Красного моря и ее влияние на получаемые сейсмические материалы. Пр результатам работы можно сделать следующие выводы:

1. В результате анализа данных 3-х компонентного ВСП, метода отраженных волн и моделирования для разреза Суданского побережья Красного моря установлена анизотропия скорости, дисперсии скорости, частот ^и дисперсии частот, обусловленная разломной тектоникой и субвертикальной трещиноватостью горных пород.

2. Поведение азимутальных индикатрис указанных выше параметров свидетельствует о том, что крупная разломная тектоника имеет простирание ССЗ - ЮЮВ, а система мелких трещин имеет ортогональное простирание в направлении ЮЮЗ - ССВ.

3. Впервые по данным 3-х компонентного ВСП установлена анизотропия скорости и дисперсии скорости квазипродольных волн, проявляющаяся в виде зависимости скорости и ее дисперсии от направления смещений в квазипродольной волне.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Абдульрахман, Ибрагим Мустафа, Москва

1. Абдульрахман И.М. Урупов А.К. Жуков A.M. Изучение анизотропии скоростей сейсмических волн в Красном море (сектор Судана). Тезисы докладов, научная конференция посвященная 70- летию РГУ нефти и газа им И.М. Губкина, 2000 г., с. 11.

2. Абдульрахман И.М. Урупов А.К. Бакиров В.А. Азимутальная анизотропия частотных параметров отраженных волн в пределах суданского побережья Красного моря и ее геологическая обусловленность (в печати).

3. Авчян Г. М., Маркосян Г.Г. Прогноз направления разрушения пород. Изв. АН Арм. ССР Сер. Науки о земле. 1987, т. 10, № 1, с.63-66.

4. Авчян Г. М., Нагапетян В.В., Маркосян Г.Г. Влияние магнитного поля на зависимость скорости от динамической м статистической нагрузки в горных породах. Изв. АН Арм. ССР. Сер. Науки о земле, 1986, т.309, № 5, с.31-41.

5. Алейников А. Л., Зубков А.В., Халевин Н.И. О возможной связи анизотропии скоростей упругих волн и напряженного состояния земной коры. Докл АН СССР, 1971, т. 197, № 1.

6. Артюшков Е. Б. Динамика. Москва., Наука, 1979, с.328.

7. Ахмед Эль Мустафа Йд, Искандеров Э.Г., Мустафаев Ю.Г. Аппроксимация гравитационных аномалий Суданского сектора Красного моря в классе сплайн-функций. Изв. Вузов Сер. Нефть и газ, 1989, №11, с.15- 16.

8. Багринцева М. М. Трещиноватость осадочных пород, 1982.

9. Белонков Н. И. Некоторые материалы по исследованию эффекта анизотропии скорости. Труды Куйбышевского научно-исследовательского института нефтяной промышленности. Вып. 37, 1968.

10. Бакиров В. А., Урупов А. К. О влиянии вертикальной трещиноватости на круговые годографы прямых и отраженных волн. Геофизика Ио 3, 1998 с 19-24.

11. Бердникова Н. И. О некоторых проявлениях анизотропии в слоистой среде при работе на поперечных волнах. Сб. «Вопросы динамической теории распространения сейсмических волн"» Вып. 11. иЗПГУ, 1959.

12. Березнев В. А., Маловичко А. А. Определение коэффициентов поглощения сейсмических колебаний по изменению их преобладающих частот. В сб. «Вопросы обработки и интерпретации геофизических наблюдений» Вып. 10, Пермь, 1972, с.122-124.

13. Большаков, Й. А. Статические проблемы выделения потока сигналов и шума. Советское радио. Москва., 1969.

14. Бродов Л. Ю., Ковтун А. А., Тихонов А. А. Некоторые результаты численного моделирования для поперечно-изотропной среды. Изв. АН СССР. Физика Земли, 1986, Ио 11, с 48-57.

15. Бугаевский А. Г., Чесноков Е. М. Динамика формирования сейсмической анизотропии океанической мантии. Изв. АН СССР, Сер. Физика земли, 1986, с.58-66.

16. Вольвовский Б. С., Кунин Н. Я., Терехин Е. И. Краткий справочник по полевой геофизике. Москва. Недра, 1977, с.391.

17. Гамбурцев Г. А., Ризниченко Ю. В., Берзон И. С., Епинатьева А. М. Корреляционный метод преломленных волн. Из. АН СССР 1992, с.239.

18. Гальперин Е. И. Вертикальное сейсмическое профилирование. Москва. Недра, 1971, с 20.

19. Горбацевич Ф. Ф. Акустополяризованный метод изучения анизотропии горных пород, изв. Ан СССР. Сер .Физика Земли, 1986, Ио 11,с 74-76.

20. Гурвич И. И., Боганик Г. Н. Сейсмическая разведка. Москва. Недра. 1980, с.551.

21. Добрынин С.В. Разработка способа изучения анизотропных свойств среды на акваториях по записям преломленных волн: Автореферат кандидата технических наук. Москва. 1990, с .25.

22. Джафаров И. С., Ахмед Эль Мустафа Йд, Адигезалова А.А. Классификация миоценовых пород Красноморского шельфа (Судан) по комплексу ГИС. Изв. вузов. Сер. Нефть и газ, 1988, № 12, с.15-19.

23. Джафаров И. С., Кузьмина-Герасимова В. JI., Ахмед Эль Мустафа Йд, Юсиф Ахмед. Интервально-вероятностные оценки запасов углеводородов в Суданском секторе Красного моря. Изв. вузов. Сер. Нефть и газ, 1989, № 8, с.11-15.

24. Динамические характеристики сейсмических волн. Труды ин-та геологии и геофизики. Вып. 52, Новосибирск, Наука 1973.

25. Дорофеева Т. В. Тектоническая трещиноватостъ горных пород и условия формирования трещинных коллекторов нефти и газа. Недра, 1986.

26. Епинатьева A.M. Метод преломленных волн. Достижения и проблемы современной геофизики, 1984, с.45-62.

27. Епинатьева А. М., Невский М. В. Граничная скорость. Геофизический сборник. Киев, 1975, вып. 65, с.33-44.

28. Желтов Ю. П. Разработка нефтегазовых месторождений, 1986, с 622.

29. Закс JI. Статистическое оценивание. Москва. Недра 1976, с 597.

30. Зоненшайн J1. П., Монин А. С., Сорохтин О. Г. Тектоника Красноморского рифта в районе 18° с.ш. М.: Геотектоника, 1981, № 2, с.3-21.

31. Интерпретация данных сейсморазведки. Справочник под ред. Потапова О.А. Москва. Недра, 1990.

32. Исаев Е. И., Разваляев А. В. О соотношении рифтогенного и дорифтового структурных планов (на примере Красноморского рифта). Геотектоника, 1977, № 2, с.39-52.

33. Калинин А. В., Калинин В. В., др. Способ сейсмических исследований на акваториях. А.С. № 1187583 от 02.03.84г.

34. Копман Р. Красное море: Малый океанический бассейн, образованный континентальным растяжением и спредингом морского бассейна. Стендфордский университет, Калифорния. Стендфорд, США. 27-й международный конгресс, вып. 1, 1985.

35. Краснова М. А. Экспериментальное исследование сейсмической анизотропии литосферы земли в СССР и за рубежом. Разведочная геофизика обзор ВИЭМС., 1986.

36. Кремпин С. Трещины в земной коре. Тез. докл. международного рабочего совещания «Сейсмическая анизотропия. Результаты. Проблемы. Возможности». Москва. 1986, с.63.

37. Ляховицкий Ф. М. Сейсмические волны в гетерогенных средах. Результаты исследований по международным проектам. Москва. Недра, 1988, с. 160.

38. Ляховицкий Ф. М., Мясников В. П. О поведении упругой среды с микронарушениями. Изд. АН СССР. Физика земли, 1984, № 10, с.71-75.

39. Магницкий В. А. , Чесноков Е. М. Состояние проблемы геофизики анизотропных сред. Изв. АН СССР. Сер. Физика Земле. 1986,Ио 11,с 3-9.

40. Невский М. В. Квазианизотропия скоростей сейсмических волн, Москва. Наука, 1974, с. 145.

41. Мухамед Н.М. , Абдульрахман И.М. Нефть в истоках Нила. Журнал "Нефть России", 1999 г.,с.38-39.

42. Никитин А. А. Теоретические основы обработки геофизической информации. Москва. Недра,1986,с 223.

43. Никитин Л. В., Чесноков Е. М. Влияние напряженного состояния на анизотропию упругих свойств среды. Изв. АН СССР,сер.Физика Земли, 1981, ИоЗ, с 20-33.

44. Осинов Н.О. Характер изменения скоростей распространения сейсмических волн в анизотропных средах из АН СССР. Сер геофиз, № 1, 1952.

45. Петрашень Г. Н. Распространение упругих волн в слоисто-изотропных средах, разделенных параллельными плоскостями. Уч. За ПТУ. Вып. 36, № 162, 1952.

46. Проблема теории и методики прогнозирования нефтегазоносности недр. Сборник трудов научного семинара по программе нефтегазовые ресурсы Ио 234, Москва 1992, 171с.

47. Прошляков Б. К., Гальянова Т. Н. Коллекторские свойства осадочных пород на больших глубинах , 1987, 552.5.

48. Птецов С. Н. Анализ волновых полей для прогнозирования геологического разреза. Москва. Недра, 1989. 550.83.

49. Развалаев А. В. Дорифтовый этап развития Красноморско-Аденской зоны. М.: Геотектоника, 1984, № 1, с.85-96.

50. Рапопорт М. Б. Корреляционная методика прямых поисков залежей нефти и газа по сейсмическим данным. В кн. Разведочная геофизика. Вып. 77, Москва. Недра, 1977.

51. Ризниченко Ю.В. Сейсморазведка слоистых сред. Москва. Недра, 1985.

52. Румшиский Л. 3. Математическая обработка результатов эксперимента .Наука, 1971, С 192.

53. Сейсмические волны в сложно построенных средах. Труды ин-та геологии и геофизики. Вып. 211, Новосибирск, 1974.

54. Сейсморазведка. Справочник геофизика. Под редакцией В.П. Номоконова. Книга вторая. Москва. Недра, 1990, с. 400.

55. Сейсморазведка. Справочник геофизика. Под редакцией В.П. Номоконова. Книга первая. Москва. Недра, 1990, с.400.

56. Сейсморазведка. Справочник геофизика. Под редакцией И.И. Гурвича, В.П. Номоконова. Москва. Недра, 1981, с.464.

57. Смехов Е. М. Теоретические и методические основы поисков трещинных коллекторов нефти и газа. Ленинград. Недра, 1974,с 200.

58. Силаева О. И., Баюк Е. И. Изменение анизотропии скорости продольных волн в горной породе при гидростатическом давлении. Изв. АН СССР, сер. Физика земли, 1969, № 8, С.36-41.

59. Спасский Б. А., Нурсибин М. А., Урупов А. К. Учет скоростей неоднородностей верхней части разреза по временным полям прямых и преломленных волн в МОГТ. Прикладная геофизика. М. Недра, 1985, вып. 3, с.35-44.

60. Справочник Геофизика. Под ред. И.И. Гурвича, В. П. Номоконова. Москва. Недра, 1981, с.464.

61. Теплицкий В. А. Применение скважинной сейсморазведки для изучения структур в нефтегазоносных районах. Труды, Вып. 132, Москва. Недра, 1973, с.31.

62. Тимошин Ю. В., Бурдус С. А. Счет анизотропии и дисперсии скорости при отраженном продолжении сейсмических волновых полей. Из. АН СССР, сер. Физика земли, 1986, № 11, с.27-33.

63. Урупов А. К. Об исследованиях анизотропии осадочных отложений с помощью метода отраженных волн. Ученые записки пермского университета. 1965, № 127, с.93-97.

64. Урупов А. К. Сейсмические модели и эффективные параметры геологических сред, часть 1, Москва. 1984, 85с.

65. Урупов А. К. Изучение скоростей в сейсморазведке. Москва. Недра. 1967. 222с.

66. Урупов А.К., Богоявленский В.И., Филин С.А. геофизические методы поисков и разведки месторождений нефти и газа. Москва, 1987, cl 1-17

67. Урупов А. К., Лапин С. И. О соотношении скоростей, вычисленных по годографам отраженных волн и измеренных при сейсмокаротаже. Ученые записки пермского университета, Пермь, 1986, № 127, с. 106-110.

68. Урупов А. К., Лапин С. И. Скорости сейсмических волн в анизотропных слоисто-трещиновтых средах. Прикладная геофизика, 1972. с. 61,67.

69. Урупов А. К., Левин А. Н. Определение и интерпретация скоростей в методе отраженных волн. Москва. Недра, 1985, с 288.

70. Урупов А. К., Неволин Л. П. О форме индикатрис по данным моделирования. ВКН. Вопросы обработки и интерпретации геофизических наблюдений. Пермский Университет, Пермь. 1965, № 6, с. 42-56.

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

72. Хаин В.Е. Общая геотектоника. 1985, с264.

73. Чесноков Е. М. Сейсмическая анизотропия верхней мантии земли. Москва. Наука, 1977, с.145.

74. Чесноков Е. М. Сейсмическая анизотропия литосферы земли: физическая природа и проявление в сейсмическом волновом поле. Автореферат доктора геолого-минералогических наук. Москва. 1988, с.26.

75. Шамина О. Г., Стрижков С.А. Мсследование распространения упругих волн в среде, содержащей трещиноватые включения. Изв. Ан СССР, Сер . Физика Земли. 1981. № 6. С 85-91.

76. Яновский А. К. Корреляционные функции сейсмограмм и их использование при обработке материалов MOB. Веб. «Разведочная геофизика». Вып. 33, Москва. Недра. 1969, с. 87-103.

77. Carella R., Scarpa N. Geological results of exploration in Sudan by Agip. Ргос.4ш, Beirut, 1985. pp 23-87.

78. Girdler R. W. The evolution of early oceanic lithosphere in thsouthen Red Sea tectonphysies, v 116.1986. pp 95-108.

79. Girdler R. W. Transactions, Red Sea Symposium: Invited Parts. Am. Geophys. Union, v. 49, № 1, Request 138 IU, 1946.1968.

80. Isaev, Y. N. and Razvalyayev, A. V., 1977. The relationship between rift and pre-rift structural patterns, with Red Sea rift as an example. Geotectonic.

81. Izzeldin A. Y. Seismic, gravity and magnetic survevs in the central part of the Red Sea. Their interpretation and implications for the structure and evolution of the Red Sea. Tectonophysics, 1987, V. 183,pp 269-306.

82. La Breegue. J. L The lsostatic gravity anomaly, key to the evolution of the ocean-continent boundary at passive continental margins. 1977. V35.pp 145,150.

83. Lancelod J. R. And Delphine B.A. African age for the HP-HT granulate greisses of Zabargad Island impheations for the early stages of the Red sea rifting. 1991. V. 107, pp 539-549.

84. Robertson Research International (Sudan), 1984,1984.

85. Robertson Research International Limited (RRI). The geology and petroleum potential of the Sudanese Red Sea. Petroleum exploration promotional study. Ministry of Energy and Mining, Khartoum, 1988.

86. Razvalyayev, A. V., 1969. The Cretaceous Paleogene stage of geologic development of the Red Sea basin. Geotectonics, № 5, pp. 310-313.

87. Razvalyayev, A. V., Krivtsov, A.I., Yichnevskiy, A.N.', 1976. Early stages of the development of the Red Sea rift zone. Geotectonics, v. 9, № 6, pp. 391-396.

88. Saxby, J. D., 1972. Organic matter in Red Sea sediments. Chem. Geol., v. 9, № 4, pp. 234-240.

89. Sestini J. Cenozoic stratigraphy and depositional history, Red Sea, Sudan. Geol. 1965. V.49.No 9, pp 1453-1472.

90. Shanin, A. N. and Shehab, M. M., 1984. Petroleum generation, migration and occurrence in the Gulf of Suez offshore, South Sinai. EGPC 7th Expl. Semin., Cairo, March 1984.

91. The geology and petroleum potential of the Sudanece Red Sea. Volume 1 R.R.I. Geological Research Authority of the Sudan, June 1987.

92. Thomsen L. Weak elastic anisotropy. Geophysics, 1986, Vol, No 51. PP 1954-1966.

93. Thompson, S. W., 1950. The age and origin of the Red Sea graben. Geol. Mag., v. 87, № 6., pp. 385-392.