Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Способ интерпретации аэромагнитных и гравиметрических данных для прогнозирования нефтегазоносности с использованием явления вторичного магнитоминералообразования

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Способ интерпретации аэромагнитных и гравиметрических данных для прогнозирования нефтегазоносности с использованием явления вторичного магнитоминералообразования"

рГ Б од

V. 2 Ш

Комитет Российской Федерации по геологии и использованию недр

(Роскомнедра) Всероссийский научно-исследовательский институт геофизических, методов разведки (В НИИ Геофизика)

На правах рукописи

ОВСЕПЯН МАРИНА ЛЬВОВНА

СПОСОБ ИНТЕРПРЕТАЦИИ АЭРОМАГНИТНЫХ И ГРАВИМЕТРИЧЕСКИХ ДАННЫХ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЯВЛЕНИЯ ВТОРИЧНОГО МАГНИТОМИНЕРАЛООБРАЗОВАНИЯ.

(04.00.12 - Геофизические метода поисков и разведки месторождений полезных ископаемых)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1995

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте геофизических методов разведки (ВНИИГеофизика)

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

Филатов В.Г.

Научный консультант: доктор технических наук Бсрезкин В.М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук Веселов К.Е.

доктор технических наук Серкеров С.А.

Ведущая организация: МГУ им.Ломоносова, геологический ф-т, каф. геофизики

защита состоится в 7 и часов на заседании Диссертационного совета Д 071.06.01 по защите диссертаций при Всероссийском научно-исследовательском институте геофизических методов разведки (ВНИИГеофизика)

по адресу: 101000, г.Москва, Покровка, 22.

Отзывы на автореферат просим направлять в двух экземплярах, заверенных печатью, по адрес) института С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Автореферат разослан

" /Г-ЛШ/'ИМ 199/г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

кандидат геол.-мнн.на}тс '' В.А.Ер.хов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.Заметное место в комплексе геофизических. методов для поиска и разведан углеводородного сырья - нефти, газа и газового конденсата занимают оперативные, экологически чистые и ресурсосберегающие методы - гравиразведка и магниторазведка, в том числе экспрессный вариант -¿эромагниторазведка. Развитие этих методов в комплексе с сейсморазведкой, каротажем и бурением требует уточнения и детализации физико-геологических моделей и физико-математических аипроксимациониых. конструк-ций и совершенствования способов математической обработки и интерпретации геопотенциальиых магнитных и гравитационных полей с учетом явления вторичного (эпигенетического) магниго-минералообразоклпия под действием мигрирующих из залежей углеводородов.

Для оперативной обработки и интерпретации измерений на обширных площадях требуется совершенствование методики аэромагнитной съемки путем выбора оптимальных высот полета, на которых влияние промышленных помех и аналогичных приповерхностных геологических образований можно не учитывать. Одновременно требуется создание новых устойчивых способов извлечения полезной информации из аэромагнитных данных в рамках концепции особых точек, на базе способа полного нормированного градиента и ннтропродолжения полей.

Цель работы. Повышение эффективности интерпретации аэромагнитных данных путем уточнения геомагнитной модели месторождения углеводородов с учетом явления вторичного магнитоминералообразования в ореоле залежи и совершенствования методики интропродолжения полей на основе концепции особых точек и полного нормированного градиента.

Основные задачи исследований. Реализация поставленной цели потребовала решения следующих задач:

1. Уточнения физико-геологической геомагнитной модели нефтегазового месторождения и разработки ее фнзико-математн-ческой аппроксимации.

2. Оценки магнитных эффектов от компонент геомагнитной модели и установления их связен с наблюдаемыми аномалиями.

3. Оценки влияния промышленных помех для определения оптимальных высот аэромагнитных съемок.

4. Исследования возможностей использования способа полного нормированного градиента для локализации особых точек,в том числе связанных со вторичным магнетитом, как предварительного и подготовительного этапа для интр«продолжения полей.

5. Совершенствования способа интр о продолжения геопотенциальных. полей (ИГП) и разработки на его основе новой технологии локализации полей и их источников (ТЛП).

6. Апробации разработанных способов на модельных примерах для применения их на практических материалах аэромагнитных и гравиметрических съемок на месторождениях углеводородов Российской Федерациии и СНГ.

Научная новизна диссертационной работы состоит в разработке нового способа интерпретации аэромагнитных и гравиметрических данных на основе концепции особых точек и физико-математического моделирования - методики ГРИН (градиент и интропродолжение).

Отличие методики ГРИН от известных способов продолжения геопотенциальных полей в нижнее полупространство, состоит в том, что она позволяет определять два и более уровней геологических особенностей по характерному распределению особых точек.

Защищаемые положения:

1. Предложенная физико-математическая аппроксимация геомагнитной модели нефтегазового месторождения позволяет обленить типы наблюдаемых магнитных аномалий п их связи с компонентами модели.

В интерпретационном процессе для определения общих закономерностей распределения геологических и магнитных неодно-родностей среды применяется моделирование. За основу была взята геомагнитная модель месторождения углеводородов антиклинального типа В.М.Березкина, на которой все мапштоактивные компоненты были заменены системой N прямоугольников с эффективной намагниченностью 1а и по формулам прямого магнитного эффекта находилось распределение поля Ъ.

2. Предложены пути совершенствования методики аэромагнитной съёмки, связанные с необходимостью выбора оптимальной высоты полета самолетов для нсключениа влияния промышленных помех н аналогичных приповерхностных геологических образований н выявления локальных аномалий, обусловленных вторичными минералами в ореоле залежи углеводородов.

Ввиду того, что интересующие нас аномалии не велики по абсолютному значению (15-20 нТл), то доя повышения достоверности интерпретации аэромагнитных данных при минимуме априорной геолого-геофизической информации, необходимо предусмотреть исключение посторонних факторов на этапе съемки.

3. Разработанный способ интерпретации гравнмапштных данных на основе концепции особых точек, модификаций полного градиента и нптропродолжешт - методика ГРИН (градиент и интронродолжение) - позволяет определять систему истопников в плане и по глубине при минимуме априорных данных и тем самым способствует получению информации о нефтегазоносности с минимальными затратами.

Пересчет вниз осуществляется по схеме Лапласа с выделением локальной аномалии от каждого источника и по его результатам строится карта распределения изолиний остаточного поля в разрезе вертикальной плоскости Х02.

Практическая ценность работы. Предложенная методика интерпретации аэромагнитных и гравиметрических данных способствует решению задач прогнозирования газонефтяных месторождений, выделению перспективных в газонефтяном отношении участков для постановки детальных сейсморазведочных работ и бурения, а также при выборе и использовании неглубоких скважин для магнитного каротажа и отбора керна для обнаружения повышенной магнитной восприимчивости вторичных минералов.

Внедрение. Разработанные способы внедрены или применены в ряде научных и производственных организаций РФ и СНГ (ВНИИГеофизика,"Печорагеофизика", "Грушефтегеофтнка", Аму-Дарышская геофизическая экспедиция).

Обработан ряд площадей в Тимано-Печорскон, Волго-Уральской нефтегазоносных провинциях н в Восточном Туркменистане. Получена дополнительная информация об особенностях

геологического строения указанных районов, которая была использована при выборе газоперспективных участков в республике Коми и Туркмении пол легальную сейсморазведку и бурение.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались: на семинарах В НИ И Геофизики в 1992-1995 гг., на 5 Межведомственной конференции (СПб, 1993 г.), на СЭГ-92 (Москва,

1992 г.), на Международном семинаре ИФЗ РАН и МГРИ (Москва,

1993 г.), на семинаре в АДГЭ Концерна "Туркменгеофизика" (г.Чарджоу, 1993г.), на Международном семинаре ИФЗ РАН и МГГА в 1994г., на 1-й Международной геохимической конференции (СПб, 1995г.), на 57 Международной Конференции (Глазго, Шотландия, 1995г.), на СЭГ-95 (СПб, 1995г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, и 4 отчета НИР. Подготовлены (в соавторстве) к публикации "Рекомендации по методике применения аэромагниторазведки для прогнозирования нефтегазоносностп на основе явления вторичного магннтоминералообразовання".

Структура и объем работы. Диссертация содержит введение,четыре главы, заключение и список литературы. Объем работы 116 страниц машинописного текста, и 31 рис.; список литературы включает 92 наименования.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю доктору физико-математических наук В.Г.Филатову и научному куратору проблемы применения аэромагниторазведки в геологоразведочном процессе на нефть и газ доктору технических наук В.М.Березкину.

Автор благодарит за полезные обсуждения, ценные замечания и постоянное внимание к работе к.г-м.н.В.А.Ерхова, д.ф-м.н. Л.Д.Немцова, к.т.н.А.Н.Абрамова, к.г-м.н.А.П.Белова, к.г-м.н. Л.Т. Бережную, к.т.н. А.С.Варламова, н.с. И.П.Жереоченко, к.ф-м.н. С.В.Захарова, к.т.н. А.А.Чернова и сотрудников 3 и 10 отделов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована ее важность и акту альность, сформу лирована цель исследовании и указаны принципиальные пу ти ее решения.

Глава 1. Анализ современных способов интерпретации гравимапштиых данных.

В первой главе приводится обзор-анализ существующих способов обработки и интерпретации гравимагиитных данных, наиболее распространенных в СССР, России и СНГ. Разработка устойчивых спосо-бов обработки геопотенциальных магнитных и гравитационных полей основана на подборе геомагнитных и физико-математических моделей к теологическим разрезам месторождений нефти и газа.

В 60-х годах начальная стадия обработки включала трансфор-мации, статистическую обработку и подбор в рамках двумерных моделей на основе решения прямых задач в различных постановках.

В 70-80-х годах на стадии освоения и роста ЭВМ (типа БЭСМ-4,6, М-4030, ЕС) были созданы более мощные аналитические средства, чем нктегро-дифференциальное исчисление, ряды и интегралы Фурье и конечные разности:

-Разработана математическая теория и методика решения некорректных задач на основе метода регуляризации Тихонова, метода приближенных решений М.М.Лаврентьева, метода квазпрешешш В.К.Иванова, различных модификаций устойчивых методов (В.Я.Арсенин, В.Б.Гласко, В.И.Старостено, И.Ф.Дорофеев и др.) и их приложений к задачам гравимапшторазведки (Е.А.Мудрецова, О.К.Литвиненко, В.Р.Мелнхов, В.Г.Филатов, С.М.Оганесян и др.),

- Разработана геофизическая концепция особых точек и способов их локализации (В.Н.Страхов, М.С.Жданов, Г.А.Трошков и др.), среди которых наибольшее применение на практике получил способ полного нормированного градиента В.М.Березкина;

- Разработана физико-математическая теория и методика решения плоской задачи грави- и магнитометрии на основе аппарата теории функции комплексного переменного (ТФКП) (В.К.Иванов, А.В.Цнрульский, В.Н.Страхов, Г.Я.Голиздра, В.Г.Чередниченко, Ф.Н.Никонова, Н.В.Федорова, П.С.Мартышко, И.Л.Пруткнн н др.)

- Разработана серия способов статистического подхода (Ф.М. Гольцман, А.А.Никитин, С.А.Серкеров, Т.Б.Калинина и др.) и корре-

.опционных методов (Г. И.Каратаев, В.И.Гольдшмидт, М.С.Жданов, В. М .Шр айбман, О. В. Витвицкий)

На современной стадии внедрения в производство персональных компьютеров происходит естественное переосмысление достижений прошлого и концентрация усилий на наиболее важных направлениях, таких как теория интерпретации с учетом дискретности данных и теория обратных задач с учетом информации о внутренних полях (скважинные измерения) для развития компьютерных средств обработки больших массивов данных.

К перспективным направлениям автор относит:

1. Критериально-оптимизационный подход (А.И.Кобрунов, А.М.Денисюк, О.В.Войнова, С.М.Оганесян, А.С.Маргулис и др.)

2. Новый комплекс идей, связанный с "аналитическим миром Пуаикарэ-Зидарова" - выметанием, эквивалентным перераспределением, набуханием, концентрацией масс-источников (В.Н.Страхов,

A.В.Овчаренко, С.М.Ли, В.Г.Филатов, С.В.Захаров, автор и др.)

3. Универсальную и важную для практики концепцию особых точек потенциальных полей и локализации источников (Е.А.Мудрецова,

B.Н.Страхов, В.Г.Филатов, И.Ф.Дорофеев, В.И.Целев), способ подного нормированного градиента В.М.Березкина и его модификации (площадной градиент Ю.В.Жбанкова, фазовый вариант и способ двойного дифференцирования Е.В.Булычева).

На основе этих методов автором совместно с В.М.Березкиным и В.Г. Филатовым разработана перспективная методика ГРИН (градиент и интропродолжение), которая детально описана во второй главе, и применялась для локализации особенностей над залежами углеводородов, связанных со вторичными магнитными минералами (глава 4).

Глава 2. Методика пнтронродолжения магнитных и гравитационных полей на основе концепции особых точек, полного градиента и принципа концентрации.

Способ полного нормированного градиента В.М. Березкина широко описан в литературе и используется автором для выявления 1-го уровня особенностей геологического строения, как предварительного и подготовительного этапа для технологии локализации полей и их источников (ТЛП). Критерием обнаружения источников

служат так называемые особые точки потенциальных полей. Ценность и полезность особых точек состоит в том, что они непосредственно находятся по наблюденным полям без привлечения дополнительной априорной информации и, более того, сами могут служить такой информацией для построения модели геологического разреза.

Оператор Сн в двумерном варианте имеет следующий вид:

где и(х,2) - исходная функция (ДО, А'Т), М - число точек профиля, о- показатель степени сглаживания. Функция Щх,/) аппроксимируется рядом косинусов Фурье:

и

С

II

{1}

.V

и(х, 2) =-- £ Ап ■ Со^тигх I Ц • схр(яиг ГЦ-ц { 2 }

.V

Vх (х, г) = -;г//.■][] пАп ■ БЩтх / /_) • ехр(/отг / /,) • г/ { 3 }

п

.V

V. (х, г) = ж / Ь • X • Со^жпх 1Ь) ■ ехр(л7гг / { 4 }

д= - ц =1,2,3 - коэффициенты множителя Ланцоша,

\ N ;

N - число гармоник

4

Ап - 3 Щх,())Со$(тх / Цс1х, Ь-ддина профиля { 5 }

Оператор Он представляет собой сложный нелинейный фильтр, который при выборе оптимального числа гармоник Копт достигает максимума на глубине особой точки. Для системы источников оператор Он позволяет уверено локализовать верхнюю особенность и приближенно нижние (программа ПОНГ).

Для выявления субвергнкальных зон разломов, а также плот-ностных и магнитных неоднородностей предназначен фазовый вариант полного градиента, который основан на вычислении функции Сф:

V

arctg

С

Ч> ° у

¿г

(

6}

В физическом отношении величина Сер представляет собой модуль угла ф между вектором О -- ■+ Г.: и вертикальной осыо 02.

Другой модификацией полного градиента, которая по зволяет определять, по крайней мере, два уровня особых точек, является вариант двойного дифференцирования Е.В.Булычева, где в качестве исходной функции и(х,г) используется вторая производная гравитационного потенциала V по Ъ (V):

ин ~ И _ - И __^ 7 '

1 = 0 /-о

К площадным способам обработки, разработанным на основе полного градиента В.М. Березкнным и Ю.В.Жбанковым относятся: квазиоппшалъные способы с площадной нормировкой,

способ взаимно-ортогоальных направлений и трехмерный площадной вариант.

Способ площадной нормировки заключается в обработке серии профилей по формулам двумерного варианта {1-5}, с нормировкой по среднему значению, найденному для всех обрабатываемых профилей исходной площади, для него оператор Он имеет вид:

11 л!й1 (ЛЛ + и '(/•,/) '

/=0 /=0

}

где М - число точек на каждом профиле, К - число профилен, 1 - номер профиля, j - номер точки на профиле.

Другой модификацией является способ взаимно-ортогональных направлений, в котором вычисление значении С(\,у,г) производится по серии взаимно перпендщ<улярных профилен с помощью двухмерного оператора с последующим сложением С (х,г) и О (у,г):

ш МК^и1{у,г) + и1{}',2)Г {9}

('н = м К +

/.о /,0 /=0

Трехмерный площадной вариант полного градиента опирается на формулу оператора полного градиента, предложенную В.Н. Страховым, и реализован Ю.В.Жбанковым в виде пакета программ ПЛОНГ на ПК (квазиплощадной обработки с площадной нормировкой ПОНГ-ПН и взаимно-ортогональная обработка ПОНГ-ВО).

В 1970 г. В.М.Березкин впервые предложил разделять источники в своей докторской диссертации. Аналогичная идея была высказана независимо Д.Зидаровым (Болгарская академия наук) в терминах выметания и концентрации с оставлением аномальных масс на внешнем контуре при нарушении условия выпуклости функции граничного распределения. Сочетание метода полного градиента и принципа концентрации источников привело к созданшо методики

У

интропродолжения полей. Традиционные способы продолжения потенциальных полей основаны на решении уравнения Лапласа вне источников аномалий и принципиально не могут решить задачу прорыва через источники, хотя и позволяют к ним приблизиться. Локальные аномалии от верхних источников нарушают гармоничность продолжаемого поля, поэтому их необходимо исключить или оставить на данном уровне подобно тому, как это делается при концентрации граничного распределения плотностей масс-источников внутрь области, эта задача описывается уравнением теплопроводности:

При интропрододжении, границу необходимо расширить до бесконечности и осуществить последовательную схему продолжения в слой без боковых граней, в целом данная процедура предполагает переход от простого слоя к двойному.

Данная процедура неустойчива, поэтому предварительно производится регуляризовааная фильтрация случайных помех с помощью модифицированныхрегуляризованных алгоритмов.

Интерактивная итерационная последовательность операций процедуры интропродолжения заключается в следующем:

1. С помощью оператора Он (или его модификаций) определяется уровень верхней особой точки.

2. Исходное потенциальное поле (гравитационное или магнитное) пересчитывается на этот уровень по схеме Лапласа.

3. Выделяется локальная аномалия от верхнего источника с помощью параболической экстраполяции фона по крыльям продолженного поля и получается остаточное поле от глубинных источников.

4. К остаточному полю применяется процедура 1-3.

Данная технология локализации полей отработана на ряде

моделей, состоящих из 2-9 источников потенциальных полей,

{10}

расположенных на 2-3-х глубинах, что позволило применить ее и на практических гравимагшпных материалах (глава 4).

Алгоритм компьютерной реализации в итерактивном режиме описывается следующими уравнениями:

- число точек на профиле, 1^}>М - число уровней (глубин) пересчета.

Uoej¡tU}) = U{i,j)^<i<NxN1<i<N

и ос ,(/',/) = ал-2+/>.\-4-с

иос = +ЬМ1Ах+с=и(Ы1,.Г) и0С№2,/) = аГ; +ЬМгАх + с = иф2,/) иос ,/)=аМ: + Ь^Ах+с= и^/)

Ь=ИАх - длина профиля, Ах - шаг по х,

а^Хх-а^кс+ЬЩ^ -/V-) = {/(//,, ]) -<У(М,]) Д*2(Л?-ЩЪ+Ь&хЩ =

Л/, -произвольное

{ П }

аЛх2 (А*, + Мг) + Ь =

.V, -Л-

• ч

rf, - d.

—= d, - аАх:(-У +Л',);

Ax(A\ -N3)

, , d, - (A

с = L'(A'p7)-A'AV(4 - flAv2(A'; -KY2)): ' '

2 3

По результатам интропродолжения построится в разрезе вертикальной плоскости XOZ карта распределения изолиний остаточного поля.

Глава 3. Возможности применения аэромагниторазведки при поисках углеводородов.

Аэромагниторазведка (AMP) традиционно изучает разломно-блоковую тектонику фундамента и низов осадочной толщи, их вещественный состав, форму мапштоактивных слоев. Возникает вопрос о физико-геологических основах применения AMP в геологоразведочном процессе (ГРП) на нефть и газ. Отмечено, что магнитные подя над нефтегазовыми залежами характеризуются относительными отрицательными аномалиями, однако, ни залежь, ни вмещающий ее коллектор не отличаются по своим магнитным свойствам - величины /_ не превышают первых десятков 10~6 ед. СИ.

В 80-х годах в США возникла концепция применения AMP для прогноза нефтегазоносности на основе вторичного образования магнитных и немагнитных материалов под действием мигрирующих из залежей углеводородов. Физико-геологическая модель месторождения углеводородов включает залежь с покрышкой, субвертикальные боковые зоны, фундамент и верхний терригенный слой. В верхних (до 1,5-2 км) терригенных отложениях, содержащих железистые соединения - гематит , под действием

углеводородов (С„Нт) и сероводорода H2S образуются различные магнитные минералы: магнетит Fe}Ot, магнитный пирротин F<?7i>8, грейгнт F<?3S4 и немагнитные минералы: пирит FcS2, сидерит FeCOз и др. Образование этих минералов идет через гематит (США) или через сидерит (ВНИИЯГГ) в водной среде, содержащей ионы

железа, кислорода, серы и других химических элементов, а также микробнолоти-ческие образования. В зависимости от соотношении магнетита, гематита и пирита могут возникать как магнитные породы, так и немагнитные.

Проведеное в США экспериментальное измерение отобранного керна в 400 скважинах до глубин 450-600 метров в 85 % случаев подтвердило существование явления повышения магнитной восприимчивости (х) на аномальных участках.

Предложенная В.М.Березкиным физико-геологическая геомагнитная модель нефтегазового месторождения аппроксимирована разработанной автором физико-математической моделью, представляющей систему прямоугольников, аппроксимирующих фундамент, залежь, покрышку, боковые субвертикальные столбы и локальные неоднородности в верхнем слое. Установлено, что вторичные магнитные и немагнитные минералообразования приводят к появлению в наблюдаемых полях четырех типов аномалий, амплитудой 10-20 нТл:

1 тип - двугорбые аномалии, связанные с субвертикальными (кольцевыми по площади) зонами повышенной миграции УВ,

2 тип - колеблющиеся аномалии, обусловленные системой изолированных магнитоактивных тел,

3 тип - положительные аномалии, связанные с компактной намагниченностью пород покрышки, либо фундамента,

4 тип - отрицательные аномалии, которые связаны с образованием пирита вместо магнетита или пирротина.

Математическое моделирование с помощью программ прямого магнитного эффекта подтвердило соответствие указанных типов аномалий эффектам от компонент модели. Расчеты поля Ъ проводились по формуле магнитного эффекта системы N прямоугольников с эффективной вертикальной намагниченностью / 1-го прямоугольника:

^ 2М. 1ЬД

{12}

где b - полуширина, х - центр, h,H - верхние и нижние глубины i-ro прямоугольника. , Рассчитанное поле Т будет более интенсивным за счет дополнительного влияния компоненты Н на краях источников.

В работе приведены практические примеры, иллюстрирующие различные типы магнитных аномалий. Первый и четвертый типы аномалий относятся к Сарабикуловскому месторожденшо битумов в Татарии. Скопления битумов залегают на глубине менее 150 м. Кривая ДТа имеет два четких максимума по краям залежи с относительным минимумом в центре, обусловленным, вероятно, пиритом, на что зказывают результаты работ методом ВЭЗ-ВП.

Второй тип колеблющихся аномалий характерен для месторождения Цемент (США). К третьему типу аномалий относится Котовский нефтеносный риф в Волгоградском Поволжье, На высоте 300 м над рифом наблюдается положительная аномалия величиной 5нТл. Площадная обработка по способу полного градиента Gh выделила замкнутую аномалию, близко совпадающую с контуром нефтеносности.

Ввиду того, что рассматриваемые аномалии невелики по абсолютному значению, встал вопрос о необходимости учета влияния промышленных помех, которые создают аномалии, близкие по значению к тем, которые нас интересуют. Ниже приводятся формулы расчета магнитных эффектов от техногенных источников типа обсадных труб скважин, буровых вышек, трубопроводов и железных дорог, их амплитуды и частотного состава. Проведенные расчеты позволили определить оптимальные высоты полета самолетов при проведении аэромагнитных съемок.

Формула для магнитных эффектов от обсадных труб буровых скважин, где I — %Н11арм была выведена из формулы бесконечного цилиндра:

-у]

-.■-■- ■■ ■■ --......=Г I, ^ 13 }

(/г2 + а'2)д/Л2 +0-AZ02 J

J rf^rf+b1 -h)

zt (л-)=2 J ; р—4 - ■

+ bl

На высоте 100 метров влияние обсадных груб составляет менее 1 нТл, то есть пренебрежительно мало.

Магнитные эффекты от буровых вышек определялись по формуле:

л2(а/л2 + вг - Л) н\4нГ7¥-н)

1

+ хг)4ЬГ^¥ (Нг + Хг)/Нг+Вг}

14}

оказалось, что только на высоте 200 м они не превышают 10 нТл при низкочастотном спектре и ими можно пренебречь.

Магнитные эффекты от трубопроводов и железных дорог определялись по преобразованной формуле для горизонтального цилиндра:

г3(х) = 2л-/

(н2-х2)(1Я+мг)АЛ

(Н'+х')

{ 15}

на высоте 100 метров составляют 3 нТлв низкочастотном спектре.

На основании приведенных расчетов можно сделать вывод: для пренебрежения влиянием обсадных труб скважин, трубопроводов и железных дорог достаточно 100-150 м, а для пренебрежения влиянием буровых вышек лучше использовать высоты 200-250 м. Если необходимо использовать высоты 50-100 м, то целесообразен учет влияния промышленных помех.

Глава 4.Применение метода интропродолжешш аэромагнитных и гравнразведочных данных на моделях и практических примерах.

Наиболее ответственный момент применения аэро-мапшторазведки связан с интерпретацией полученных данных н особенно с распознаванием природы выявленных локальных аномалий. Различные промышленные помехи, рельеф дневной поверхности и первичные магнитные породы, появляющиеся одновременно с формированием осадочных пород, также могут приводить к появленшо подобных аномалий. Для того, чтобы установить природу магнитных аномалий в каждом конкретном

случае, необходимы дополнительные измерения другими геофизическими методами.

В том слу чае, когда соблюдены оптимальные высоты 200-250 м при аэромагнитной съемке, мы вправе связывать магнитные аномалии со вторичными магнитоминералообразованиями над залежами, так как первичная (сингенетическая) магнитная неоднородность не создает существенных магнитных аномалий (эпигенетические магнитные минералы распределены компактно в разрезе - в верхних терригенных отложениях и в покрышке близ залежи). Далее, вторичные минералы имеют тенденцию активнее заполнять зоны разломов, субвертикальных неоднородностей и другие линейные формы, которые уверено выявляются гравиразведкой. Важну ю роль играет пирит, создающий повышенную поляризуемость пород, фиксируемую электроразведкой (ВЭЗ-ВП). Значительная роль принадлежит изученшо керна, взятого на перспективных участках из отложений скважин неглубокого заложения.

На основании геомагнитной модели можно с уверенностью полагать появление над залежами, по крайней мере, двух уровней дополнительных особых точек - верхний терригенный слой, обогащенный гематитом, и покрышка вблизи залежи (третий уровень связан с фундаментом). По сравнению с менее компактными особыми точками, связанными с естественной намагниченностью, дополнительные особые точки вторичных минералов более интенсивные и уверено фиксируются способом ГРИН, поэтому могут служить признаком или критерием нефтегазоносности.

В работе приведены примеры обработки практических материалов аэромагнитных съемок. В первую очередь это месторождение нефти на Азево-Салаушском вале в Татарии. В плане месторождение состоит из трех отдельных участков овалообразной формы. Мощность залежей в песчано-алевролнтовых коллекторах не превышает 10-20 м. Кривая ДТ, которая взята с обыкновенной магнитной карты масштаба 1:50 000, полученной стандартным образом, имеет сильный максимум, связанный с фундаментом. Обработка производилась с помощью модификации двойного дифференцирования (ПНГ-2) и позволила выделить по вертикали два уровня особых точек на центральном участке: нижний на глубине 3,5

км, связанный с фундаментом и верхний, обусловленный вторичными магнитными минералами. После обработки того же профиля по способу ГРИН в разрезе появился третий уровень особых точек -наиболее сильный, связанный с фундаментом, подтвердился верхний уровень особых точек - вторичный магнетит и средний уровень -покрышка и сама залежь.

Другой пример - также Поволжье, Татария. Проведена обработка по ретуляризованной модификации способа ПНГ (совместно с РУДН, И.Ф.Дорофеев). Месторождение газа состоит из двух залежей в центре и на левом крае участка. По изолиниям Он эти залежи фиксируются особыми точками над залежами. В правой части (неразбуренной) также имеется характерное распределение особых точек, аналогичное распределешпо над залежами. Можно сделать вывод о перспективности нефтегазоносностп на этом участке и постановке сейсморазведочных работ и бурения.

Рассмотрены результаты интерпретации аэромагнитных и гравиметрических данных на Европейском Севере - в Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции . республики Коми Российской Федерации. Обработка этих данных по газо-конденсатному месторождению Вуктыл проводилась по модификации способа ПНГ в варианте двойного днффч^енцировання (ПНГ-2), фазовом.варианте (ФАЗА) и по способу ГРИН. В результате четко выделены зоны разломов и тектонических нарушений, контролирующих месторождение УВ и боковые субвертикальные зоны плотностных и магнитных неодоородностей с повышенной миграцией из залежей углеводородов.Выделены локальные зоны особых точек, связанные со вторичными магннтоминерало-образованиями в ореоле над залежью на глубинах 2,2; 2,7; 3,5 км, с боковыми зонами плотностных и магнитных неоднородностей и с фундаментом. Предполагаемые перспективные на УВ участки находятся слева выше и справа ниже, что согласуется с погружением фундамента к Уралу. Целесообразна площадная обработка гравимагштгых данных в комплексе с сейсморазведкой и бурением.

Был так же обработан целый ряд газовых и нефтяных месторождений в районе Чарджоуской ступени на границе с западным Узбекистаном. Особые точки, полученные по способу ГРИН соответствуют ¡рем залежам газа, расхождение составляет 0,5 км на

месторождении Чачкуи. Наличие верхнего и среднего уровня особых точек гак же подтверждает присутствие вторичных магнитомнне-ралообразованнй над залежами углеводородов и возможность нахождения их по особым точкам, фиксирующим эти образования. Вывод о наличии перспективных на нефть и газ участков для постановки современных сейсморазведочных работ и последу ющего провероч-ного бурения был сделан совместно со специалистами Аму-Дарышской геофизической экспедиции (Р.Меттнев, г.Чарджоу, Туркменистан).

Таким образом, показана перспективность применения аэромагниторазведкн в комплексе с гравиразведкой в геологоразведочном процессе на нефть и газ в данном регионе.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.

1. Детализирована физико-геологическая модель нефтегазового месторождения и разработана ее физико-математическая аппроксимация, которая учитывает влияния магнитных эффектов от вторичных магнитоминералообразований в ореоле залежи углеводородов и устанавливает связи компонент геомагнитной модели с наблюдаемыми аномалиями. Д.ля этого компоненты модели были заменены источниками прямоугольной формы, от которых считались прямые магнитные эффекты и строились графики ДZ.

2. Разработана методика интерпретации геопотенциальных магнитных и гравитационных полей, которая на базе концепции особых точек, полного градиента и ннтропродолження полей (методика ГРИН), позволяет определять два и более уровней особых точек и строить в разрезе вертикальной плоскости XOZ карту распределения изолиний остаточного поля. При этом первый уровень особых точек определяется с помощью оператора Он, а все последующие по схеме Лапласа. Информацию о распределении плотностных и магнитных неоднородностей разреза можно получить с точностью 10-15 °о при минимуме априорных геолого-геофпзических данных.

3. Рассчитано влияние промышленных помех и аналогичных приповерхностных геологических образований и даны рекомендации по выбору оптимальной высоты полета самолетов при

го

проведении крупномасштабных аэромагнитных съемок. Показано, что на высоте более 150 м возможно выделить локальные аномалии, связанные со вторичными магшгтоминералообразованиями, в том числе не превышающие 10-15 иГл.

4. Исследованы возможности использования способа полного нормированного для локализации особых точек, связанных со вторичным магнетитом, в качестве предварительного и подготовительного этапа для применения методики шггропродолжения полей.

5. Методика ГРИН (градиент и шпропродолжение) реализована в виде программы GRIN для ПК, с помощью которой были обработаны модельные примеры и практические материалы аэромагнитных и гравиметрических съемок на месторождениях углеводородов в Тнмано-Печорскон и Волго-Уральскон нефтегазоносных провинциях. Получена дополнительная информация об особенностях геологического разреза на газоконденсатном месторождении в Татарии (Азево-Салаушский вал). ПГО"Печора-геофизнка" использовало результаты интерпретации по Вуктыльскому месторождению (республика Коми) при разработке рекомендаций по выбору нефтегазоперспективных участков в данном районе по заказу "Севергазпрома".

Совместно со специалистами Аму-Дарьннской геофизической экспедиции (диссертация Р.Меттиева, г.Чарджоу, ' Туркменистан) были выделены перспективные участки на нефть н газ для постановки детальных сейсморазведочных работ и последующего проверочного бу рения.

Таким образом, опробовано перспективное направление применения аэромагниторазведки, которое существенно расширяет возможности этого метода при прогнозировании иефтегазо-перспективности.

Повышение эффективности интерпретации аэромагнитных данных путем математической обработки и комплексирования с гравиразведкой и магнитным каротажем делает этот метод оперативным и экономичным, особенно на малоизу ченных площадях.

PJ

_Основные положения диссертации опубликованы в следующих

работах:

1. Прогноз нефтегазоносности локальных объектов по комплексу геолого-геофюнческих показателей в Западной Сибири, (совместно с К.К.Шапошниковым, М.В.Самолетовым) //Сборник ВНИГНИ, 1989.-Вып.219.

2. Способ решения обратной задачи структурной гравиметрии с использованием равномерного критерия оптимальности, (совместно с О.В.Войновой) // Информ.листок о научно-техническом достижении. - Изд. МосгорЦНТИ, N90-47, 1990.

3. Способ ' оптимального решения обратной задачи структурной гравиметрии, (совместно с О.В.Войновой) Н Прикладная геофизика,- М.: Недра, 1993. - Вып. 128.

4. Применение квазиоптимального фильтра для выделения полезного сигнала при выявлении локальных аномалий от залежей углеводородов на фоне помех.//Разведочная геофизшса,- М.: Недра, "1993,- Вып. 115.

5. Создание банка гравиметрических и магнитных данных Российской Федерации (ГРАВИМАГ России) (совместно с A.A. Черновым) // Доклад V Межведомственной конференции по новейшим достижениям в морской геологии, С.-Петербург, март 1993.

6. Применение пакета ГРАВИПАК для интерпретации грави-магнитных данных, (совместно с А.А.Черновым, Л.Т.Бережной, М.А.Телепнным, Т.Р.Лыхиной)// Стендовый доклад на СЭГ-92, М.,

1992.

7. Способы выметания и концентрации масс-источников на основе "физической" регуляризации уравнения Пуассона, (совместно с В.Г.Филатовым, Е.В.Булычевым)// Тезисы докладов Международного семинара ИФЗ РАН и МГРА 1-4 февраля 1993.

8. Применение регуляризулощих алгоритмов для обработки геофизических данных при поисках нефти и газа (совместно с И.Ф.Дорофеевым, В.М.Березкиным, В.Г.Фнлатовьш)// Тезисы докладов Международного семинара ИФЗ РАН и МГРА 1-4 фсвра.ля

1993.

9. Интропродолжение гравитационных и магнитных полей на основе полного градиента и принципа концентрации масс-нсточников дня дифференциального расчленения геологического

2Z

разреза при поисках нефти и таза, (совместно с В.Г.Филатовым, В.М.Березкиным, Е.В.Булычевым, Ю.В.Жбанковым, О.В.Грннченко) // Тезисы докладов Международного семинара ИФЗ РАН и МГРА 1-4 февраля 1993.

10. Модифицированные регулярнзующие алгоритмы решения линейных гравитационных задач, (совместно с Я.Б.Левенковым, В.Г.Филатовым)// Тезисы докладов Международного семинара ИФЗ РАН и МГРА 1-4 февраля 1993.

11. Методология и технология пространственной обработки и интерпретации гравимагнитных данных на основе полного градиента, интр о продолжения и концентрации источников для поисков месторождений нефти и газа.(совместно с В.М.Березкиным, В.Г.Филатовым, Е.В.Булычевым, С.В.Овсепяном, М.И.Еремеевым, Р.Меттиевым) //Программа Международного семинара "Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей". М.:ОИФЗ РАН и МГРИ МГГА, 1994 г.

12. Методология прогнозирования нефтегазоносности и субвертикальных объектов типа кимберлитов по аэромагнитным и гравиразведочным данным на основе использования полного градиента и интропродо.тжения (совместно с В.М.Березкиным,

B.Г.Филатовым, Е.В. Булычевым, В.А.Ерховым, И.С.Елисеевой,

C.В.Овсепяном, М.И.Еремеевым) //Программа Международного семинара "Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей". М.:ОИФЗ РАН и МГРИ МГГА, 31 января-3 февраля 1994

13. Применение регуляризации для обработки геофизических данных при поисках месторождений углеводородов (совместно с В.Г.Филатовым, В.А.Винокуровым, В.М.Березкиным, И.Ф.Дорофеевым,Е.В.Булычевым,М.И.Еремеевым,С.В.Овсепяном) // Программа Международного семинара "Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных н электрических полей". М.: ОИФЗ РАН и МГРИ МГГА, 31 января-3 февраля 1994.

14. Применение Тихоновской регуляризации и модифицированных устойчивых способов интерпретации гравимагнитных данных с учетом геолого-геофпзическнх особенностей разреза при

поисках месторождений углеводородов (совместно с В.Г.Фплатовым, Е.В.Булычевым, В.М.Березкиным, В.А.Винокуровым, И.Ф.Дорофеевым, М.И.Еремеевым, С.В.Овсепяном)// Программа Международного семинара "Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей". М.ЮИФЗ РАН и МГРИ МГГА, 31 января-3 февраля 1994.

15. Геомагнитная модель явления вторичного магнито-минералообразования как важный этап поиска месторождений УВ методом аэромагниторазведки. (совместно с В.Г.Будаговым, В.А.Ерховым, В.Г.Филатовым)// Тезисы докладов I Международной Конференции "Геохимическое моделирование и материнские породы нефтегазоносных бассейнов", С.-Петербург, 22-24 мая 1995 г.

16. Поиски нефти и газа аэромагнитными методами на основе эпигенетического магнитоминералообразования. (совместно с В.Г.Филатовым, В.Г.Будаговым, А.С.Варламовым, М.И.Еремеевым, А.Н.Абрамовым)// Тезисы докладов 57 Международной Конференции, Глазго,Шотландия, 29 мая-2 шоня 1995 .

17. Экспрессные методы формирования геомагнитной модели среды, как фактор повышения эффективности поисков залежей углеводородов и кимберлитовых трубок (совместно с И.С.Елисеевой, В.А.Ерховым, В.Г.Фплатовым, М.И.Еремеевым, А.С.Варламовым) // Стендовый доклад на СЭГ-95, С.-Петербург, 10-13 июля 1995 .

18. Геомагнитная модель месторождения углеводородов и выявление локальных магнитных аномалий на фоне геологических и промышленных помех (совместно с В.М.Березкиным, В.Г.Филатовым) Ü Прикладная геофизика,- М.: Недра, 1995,- Вып.132 (в печати).