Geum.ru

Программно-технический комплекс 14 Задачи гис 14 гип как проблемно-ориентированные базы данных на территорию исследований 14 > Концепция создания гип с применением гис и дфм-технологий 16 дфм-технологии 16

Вид материалаДокументы

Содержание


3.2. Формирование ГИП на территорию РТ
Следуя этому алгоритму, представляется возможным построить карту современной геодинамики, на основе которой моделируются процесс
4. Анализ гип рт с целью прогноза геодинамических параметров
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9

3.2. Формирование ГИП на территорию РТ


Согласно структуре базового ГИП (см. рис. 3.1) и используя программное обеспечение геоинформационных систем и ДФМ-технологии, описанные выше, был создан геоинформационный пакет на территорию республики Татарстан. Целью создания пакета является выделение перспективных участков на поиски углеводородов на основе комплексного анализа геолого-геофизической информации по территории РТ. Направления исследований, осуществленных в пределах пакета, можно представить последовательностью следующих этапов:
  • разработка основного ГИП на территорию РТ на трех масштабных уровнях (региональный, территориальный и локальный) по комплексу скважинных, сейсмических, гравимагнитных и других данных,
  • формирование карт аномального давления по результатам ДФМ-интерпретации системы региональных сейсмических профилей,
  • интегрированный анализ данных геоинформационного пакета с целью прогноза геометрии и параметров схемы современной блоковой динамики системы «бассейн–фундамент»,
  • моделирование динамических процессов течения флюида в активной системе «бассейн–фундамент» с целью прогноза схемы формирования и переформирования крупных нефтяных месторождений.

Работы по интеграции данных на территорию РТ ведутся кафедрой геоинформатики УГГГА совместно с ОАО ГЕОПЕТРОЦЕНТР с 1999 г [23]. Результатом этих работ стал основной геоинформационный пакет (приложение 1 [14]), база данных, в котором представляют собой совокупность разнородных и разномасштабных данных, интегрированных в единое координатное пространство с использованием программного обеспечения ARCVEIW. Быстрый и удобный доступ к информации позволяет использовать данный пакет как информационно-поисковый.

В пакете представлены данные в виде карт трех масштабных уровней:
  • регионального,
  • территориального,
  • локального.

Кроме того, пакет включает данные ДФМ-разрезов по 21-му сейсмическому региональному профилю и производные карты геодинамических процессов, созданные с использованием функций ГИС.

Рассмотрим содержание пакета более детально по масштабным уровням.

Региональная составляющая геоинформационного пакета включает более десяти цифровых карт различного содержания масштаба 1:10 000 000 и данные ГСЗ (глубинных сейсмических зондирований) по региональному профилю «Гранит».

Информация этого уровня позволяет представить положение Татарстана на восточном фланге архейско-протерозойского кратона, являющегося ядром Восточно-Европейской платформы. Структура Волго-Уральского сегмента ВЕП, согласно анализу геолого-структурных карт, состоит из блоков первого порядка, представленных Сысольским и Коми-Пермяцким выступами с Казанско-Кажимским авлакогеном между ними, Татарским и Пермско-Башкирским выступами с Калтасинским авлакогеном между ними, а также Жигулевско-Оренбургской грядой выступов с ограничивающим ее на севере субширотным Серноводско-Абдуллинским авлакогеном [1, 9, 10]. Тектонической осью территории является зона Камского разлома с Сайралинской седловиной между северной и южной вершинами Татарского свода [11].

Анализ сейсмических исследований по профилю «Гранит», пересекшему Южную вершину Татарского свода в северо-восточном направлении, свидетельствует о существовании литосферных каналов и о возможной гидродинамической связи коровых горизонтов с мантийными, в частности, под Ромашкинским нефтяным месторождением [9].

Геодинамическая карта республики Татарстан позволяет уяснить положение территории относительно авлакогенов ВЕП. К югу от Татарстана отмечается погружение кровли астеносферы. Южная половина Татарстана находится на склоне этого погружения в его градиентной части.

Из геотермической карты следует, что территория РТ характеризуется спокойным температурным фоном. Температура на глубине 1 км составляет 20 – 25С.

На территории РТ аномальное гравитационное поле в основном положительное за исключением северо-восточной части, граничащей с Калтасинским авлакогеном. Территория Южно-Татарского свода выделяется максимальными значениями. Здесь же отмечаются интенсивные магнитные аномалии. В целом ЮТС и крайний северо-восток характеризуются повышенными магнитными свойствами фундамента по сравнению с остальным Средним Поволжьем. Преобладающие плотности осадочного чехла 2.35 – 2.40 г/см на западе и 2.40 – 2.45 г/см на востоке. Магнитная восприимчивость осадков не превышает 510-5ед. СИ.

Карты территориального уровня – это карты масштаба 1:500 000 и, в основном, 1:200 000. Топооснова РТ, карта изученности кристаллического фундамента, карта месторождений нефти и картограмма изученности региональными сейсмопрофилями составляют необходимую справочную основу. Геолого-петрографическая карта фундамента в редакции 1971 г., несмотря на значительный срок давности, все еще полезна для анализа. Новая геолого-петрографическая карта дорифейского фундамента РТ и схема тектонического районирования фундамента по Постникову А.В., составленные с учетом данных геофизики, являются основой для анализа гравитационного и магнитного полей и одновременно объектом уточнения по результатам этого анализа. Карты рельефа поверхности кристаллического фундамента и кровлей (Верей, Тула, Саргай) служат для палеотектонических реконструкций и анализа данных с использованием функций SPATIAL ANALYST, дополнительного модуля ARCVEIW. Карта гравитационного и магнитного поля РТ используется для районирования фундамента по величине и характеру намагниченности пород с целью уточнения границ структурно-вещественных блоков. В результате комплексной количественной интерпретации гравимагнитных аномалий могут быть выделены объекты внутри фундамента, составляющие его нижний структурный этаж.

В рельефе кристаллического фундамента РТ, согласно анализу материалов этого уровня, выделяется крупнейший структурный элемент восточной части Русской плиты – Татарский мегаблок. На западе он ограничивается Алькеевско-Пичкасским, на востоке – Удмуртским, на севере Мари-Турекско-Кильмезским, на юге Бавлинско-Серафимовским глубинными и региональными разломами. Прикамский разлом разделяет его на Северный и Южный макроблоки, которые, в свою очередь, дизъюнктивными нарушениями разбиваются на мезоблоки. Татарский мегаблок обрамляется со всех сторон авлакогенами, заполненными терригенными отложениями рифея: Камско-Бельским на востоке, Серноводско-Абдулинским на юге, Казанско-Кировским на северо-западе. Татарский мегаблок очерчивается изогипсой поверхности фундамента -1760 м, а его склоны нередко совпадают с линиями резкого выклинивания рифейско-вендских отложений [10]. Применение комплексной интерпретации гравитационных, магнитных и электромагнитных материалов позволяет уточнить геологическую карту кристаллического фундамента.

Локальный (детальный) уровень геоинформационного пакета включает карты масштаба 1:50 000 и крупнее на отдельные участки территории. К настоящему времени собраны материалы, относящиеся к территории Северо-Татарского свода. Они составят часть будущего специализированного геоинформационного пакета по СТС. Карты, относящиеся к району скв. 20009, составляют геоинформационную основу для анализа территории Алтунино-Шунакского прогиба и его особой роли в процессе подпитки уникальных нефтяных месторождений.

Дополнительно в пакете представлены ДФМ-разрезы по 21 региональным сейсмическим профилям. Предварительно была выполнена переобработка и переинтерпетация этих региональных профилей с целью динамико-флюидного моделирования глубинных процессов в зонах сочленения крупных тектонических элементов. На разрезы с геолого-петрографической карты дорифейского фундамента РТ, вынесено положение тектонических нарушений, с которыми коррелируются, как правило, области пониженного флюидного давления. ДФМ-разрезы являются основой для изучения проблем миграции и аккумуляции углеводородов в региональном масштабе, а в детальном масштабе используются непосредственно для разведочных целей. Полная геологическая интерпретация ДФМ-разрезов будет выполнена в дальнейшем совместно со всеми геологическими, геохимическими и геофизическими данными.

Геоинформационный пакет, созданный автором в ходе выполнения диссертационной работы, является составной частью основного ГИП на территорию РТ [24]. Основной целью работы является разработка модели современной блоковой геодинамики по комплексу геолого-геофизических параметров на различных масштабных уровнях и с использованием геоинформационных технологий.

Основу пакета для исследований составляют карты территориального уровня, представленные материалами масштаба 1: 200 000:
  • карта рельефа дневной поверхности территории РТ,
  • карта гравитационного поля РТ,
  • карты относительных оценок аномальных давлений в интервалах осадочного чехла и фундамента,
  • карта изученности территории сейсмическими региональными профилями и поисковым бурением.

Все упомянутые модели в той или иной степени содержат прямую информацию о параметрах современных геодинамических процессов. Общая идея извлечения параметров современной геодинамики заключается в независимой оценки двух параметров:
  • интегрального кинематического параметра накопления моментов движения толщи осадков по вертикали,
  • интегрального динамического параметра текущего напряженного состояния блоков.

Интегральный кинематический параметр. Современный процесс движений в осадочном чехле охватывает период относительно спокойного (пликативного) тектонического процесса развития осадочного бассейна. В данном случае можно оценить длительность такого периода до миллиона лет. Именно за этот период накоплен достаточно значительный интегральный кинематический момент перемещений осадочной толщи вместе с дневной поверхностью в блоках 2-го и 1-го порядков. При этом знаки мгновенных моментов движений блоков многократно инвертировались, в связи с чем, контактные области блоков должны отмечаться в рельефе каждого стратиграфического горизонта включая дневную поверхность, изменением функции градиента поверхности и ее азимутом или, так называемой, экспозицией. По одному горизонту подобные эффекты могут быть не четкими, но при вертикальном накапливании функции градиентов и экспозиций по серии стратиграфических поверхностей может быть получен устойчивый аномальный эффект. Для представительности выборки автором в ходе выполнения исследований построены структурные карты по отражающим горизонтам верея, карбона, девона и фундамента. Выбор горизонтов осуществлен по площади охвата ими поверхности территории исследований. Построение структурных карт осуществлялось на основе всей базы поисковых и разведочных скважин и по данным пикинга региональных сейсмических профилей (рис. 3.7), полученных в результате выполнения следующих операций:
  • выполнен пикинг данных горизонтов по временным разрезам сейсмических профилей,
  • по результатам пикинга осуществлена увязка профилей с точностью до двух дискретов трасс,
  • по стратиграфическим отбивкам в разведочных скважинах выполнена глубинная привязка маркирующих горизонтов по всем профилям.


Пикинг использовался для обеспечения равномерной плотности стратиграфических отбивок в западной части территории. С помощью функции соседства в пределах заданной области осуществлялся подбор радиуса осреднения. Величина радиуса выбиралась в соответствии с мощностью осадочного чехла – 5 км, и с размером предельных блоков – 40 км. Наиболее информативными оказались карты с радиусом осреднения 15 и 30 км. Полученные карты были нормированы по среднему значению:

.

Интегральный динамический параметр. Текущее напряженное состояние в пределах каждого блока, как уже отмечалось выше, приводит к эффектам соответствующего изменения атрибутов сигналов отраженных волн, что выявляет ДФМ–технология интерпретации сейсмических временных разрезов. Наиболее сильные эффекты должны отмечаться в контактной области блоков 1-го порядка. Гравитационное поле, как отмечают многие исследователи геодинамических процессов, реагирует прямым

образом на процесс движения блоков в силу заметного изменения плотности массива горных пород большого объема в ту или другую сторону: процесс сжатия сопровождается увеличением плотности, процесс разгрузки - уменьшением. В контактных же областях блоков 1-го порядка, общая плотность блока осадочного чехла имеет аномальное значение дефицита. Поскольку эффекты дефицита плотности в гравитационном поле не отражаются на карте в явном виде, то необходимо прибегнуть к вычислениям максимального градиента и его экспозиции. Таким образом, анализ гравитационного поля позволяет независимым образом оценить объективность оценок аномальных давлений по данным сейсморазведки.

Весь алгоритм анализа данных в ГИП выглядит следующим образом [24]:
  1. Вычисляются аномальные отклонения стратиграфических поверхностей от их средних значений и все полученные отклонения нормируются к одному центрированному диапазону:

.

Для каждой ячейки в грид-теме с помощью функции анализа соседства вычисляем среднее значение, основываясь на значении обрабатываемой ячейки и значениях ячеек в пределах заданной области соседства (квадрата). Нормированная карта является разностью полученных значений в ячейке и среднего значения по карте.
  1. Вычисляются максимальные градиенты поверхностей отклонений и их экспозиции [13]. Максимальный градиент или уклон – это связь между расстоянием по горизонтали и соответствующей разницей высот. Данная функция выявляет наиболее контрастные зоны изменения функции с расстоянием, которые связаны с границами блоков. Экспозиция (аспект) отображает направление максимального уклона поверхности и позволяет наиболее точно выделить ориентированные склоны. Значения выходных грид-тем представляют экспозицию по сторонам света (север, восток, юг и запад соответственно), а уклон - в градусах.
  2. Определяются интегральные кинематические параметры, как нормированные значения отклонений по вертикальной сумме нескольких поверхностей отклонений и вычисляются максимальные градиенты и экспозиции этих параметров:

,

где n – количество анализируемых стратиграфических горизонтов, - интегральный кинематический параметр, характеризующий накопленную историю геодинамических процессов осадочного чехла.
  1. Определяются максимальные градиенты и их экспозиции по картам аномальных давлений для интервалов осадочного чехла и фундамента, - градиент по Х и Y кинематического параметра, - аспект градиента кинематического параметра.
  2. Определяются максимальные градиенты и их экспозиции по карте гравитационного поля: осуществляется анализ структуры по его градиенту.
  3. Осуществляется сравнительный анализ на основе принципа совпадения аномальных областей по всей серии параметров. Процесс наложения (overlay), реализованный в ГИС позволяет комбинировать картографическое представление разнородной тематической информации. С его помощью определяется устойчивое положение контактных областей блоков 1-го порядка.
  4. В результате интегрированного анализа имеющихся в нашем распоряжении геолого-геофизических данных на различных масштабных уровнях (гравимагнитные поля, структурные карты по основным отражающим горизонтам, тектонические карты и карты вещественного состава фундамента) и полученных данных по ДФМ-технологии об аномальных оценках давления по переобработанным профилям построены:
  • кинематический параметр геодинамических процессов осадочного бассейна РТ,
  • обобщенная схема динамических процессов осадочного бассейна РТ.

Следуя этому алгоритму, представляется возможным построить карту современной геодинамики, на основе которой моделируются процессы флюидодинамики.

В результате анализа данных информационно-поискового пакета автором был собран пакет, представленный следующими картами:
  1. Структурные карты по кровле фундамента, девона, карбона, верея и их производные. Радиус осреднения 30 км.
  2. Карта гравитационного поля и ее производные. Радиус осреднения 15 км.
  3. Карты рельефа дневной поверхности территории РТ и их производные с радиусами осреднения 15 и 30 км.
  4. Карта обобщенного флюидодинамического параметра осадочного чехла РТ.
  5. Структурно-динамическая карта по осадочному чехлу в интервале V-D и фундамента, их производные. Радиус осреднения 30 км.
  6. Интегральный кинематический параметр по дневной поверхности и структурным горизонтам V, C, D, F и его производные. Радиус осреднения 30 км.
  7. Схема геодинамических процессов осадочного чехла РТ.

Пакет является информационно-аналитическим и дополняет основной ГИП по территории Татарстана. Помимо информационно-поисковых функций, пакет позволяет строить новые карты по анализу уже имеющихся. Данные процедуры возможны с помощью ГИС настольного картографирования, имеющих функции анализа и удобный дружественный интерфейс.

4. АНАЛИЗ ГИП РТ С ЦЕЛЬЮ ПРОГНОЗА ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ