USD 77.7325

0

EUR 85.7389

0

BRENT 24.67

-1.07

AИ-92 42.42

+0.01

AИ-95 46.35

0

AИ-98 51.09

+0.03

ДТ 47.67

-0.01

16 мин
1241

Методика построения карты изохрон отражающего горизонта А и структурной карты поверхности доюрского основания осадочного чехла территории ХМАО

Методика построения карты изохрон отражающего горизонта А и структурной карты поверхности доюрского основания осадочного чехла территории ХМАО

В 2001–2003 годах в ГП ХМАО НАЦ РН им. В.И. Шпильмана выполнены работы по построению структурной карты поверхности доюрского основания осадочного чехла территории Ханты-Мансийского автономного округа (рис. 1). Геологические результаты работы рассматриваются в [2], здесь мы остановимся на методических аспектах исследований.

 

Рис. 1. Структурная карта по кровле доюрских отложений территории ХМАО

 

Кроме материалов площадных работ 752 сейсмических партий были привлечены данные по региональным профилям (17116 км) и по каркасной сети композитных профилей Фроловской (7888 км), Юганской (3702 км) и Шаимской (2055 км) зон, всего 30763 км профилей, а также данные по глубине залегания пород доюрского основания в 2757 скважинах. Несмотря на значительный объем информации, нижняя часть осадочного чехла на больших участках территории округа по-прежнему не охарактеризована сейсмической информацией и данными бурения.

Методика региональных структурных построений отработана в ЦРН в период с 1993 по 2002 годы В.И. Пятковым, сформировавшим цифровой структурный каркас осадочного чехла центральной части Западной Сибири. Методика предполагает построение по каждому отражающему горизонту карты изохрон, карты средних скоростей и структурной карты.

Задача построения карт изохрон в условиях, когда имеются большие невязки в значениях Т0 по горизонтам в крестах сейсмопрофилей, представляется неоднозначной. В настоящее время в таких случаях используется либо механизм «разбрасывания невязок», либо удаление части информации. При построении структурной карты по поверхности доюрского основания авторы применили несколько измененную методику. Основные отличия заключаются в следующем.

Вместо аппроксимации отражающего горизонта по значениям t0 на профилях применяется аппроксимация производных t0 по направлению профиля. Для построения карты изохрон это практически эквивалентные операции, поскольку две непрерывные поверх ности с одинаковыми в каждой точке производными различаются на константу. С точки зрения устойчивости решения задачи картирования, использование производных предпочтительнее, особенно на участках с разреженными данными:


производные более информативны, чем значения. Это легко видеть на примере с двумя точками, знание значений в которых позволяет провести прямую, тогда как знание производных дает возможность провести кривую, в том числе даже с экстремумом между точками, если производные имеют разные знаки. Поэтому при равных объемах наблюдений форма поверхности восстанавливается по значениям производных устойчивее, чем по значениям функции;
аппроксимация производных элиминирует проблему минимизации невязки t0 в крестах профилей сейсмопартий. Этой проблемы просто не существует, поскольку на каждом профиле учитывается только форма отражающего горизонта, а некоторый общий уровень, на который выводится согласованная форма горизонта, определяется из других соображений.

 

Этот подход ранее использован при построении региональных структурных карт по отражающим и стратиграфическим горизонтам Днепровско-Донецкой впадины.

Проблема согласованности формы отражающего горизонта по данным разных сейсмопартий на участках пересечения их площадей работ не имеет формального решения. Если данные двух партий противоречивы, то в зависимости от степени доверия к результатам этих сейсмопартий нужно отдавать предпочтение одной из них, понижая, например, вес данных другой сейсмопартии. Мы выбрали возможно упрощенный, но относительно формализованный способ – на участке перекрытия используются данные более поздних работ.

Уровень приведения восстановленной формы отражающего горизонта А первоначально планировалось определять по значениям t0 нескольких десятков сейсмопартий, равномерно распределенных по территории региона и являющихся – каждая в своем районе – наиболее поздними. В районах округа, не охарактеризованных имеющимися сейсмическими данными, планировалось использовать значения t0 ОГ А на региональных профилях. По рекомендации Г.М. Рещикова информация по региональным сейсмическим профилям использована в качестве уровня приведения на всей территории округа. С этой целью произведено прослеживание горизонта А на 17 тыс.км региональных профилей. Дополнительно использованы результаты прослеживания ОГ А по композитным псевдорегиональным профилям Фроловской, Юганской и Шаимской зон.

В связи с неравномерным покрытием территории округа имеющимися сейсмическими данными для построения карты на не охарактеризованных ими участках необходимо привлекать косвенную информацию. Обычно в ЦРН с этой целью используется карта по отражающему горизонту Б (см., например, [1]), построенная по данным наибольшего числа сейсмопартий. Поскольку авторы располагали двумя вариантами карт, построенных по заказу ЦРН непосредственно по ОГ А (генерализованная – В.К. Коркунов, В.М. Межаков, 2001 и среднемасштабная – С.Г. Кузменков, А.Н. Задоенко, 2001), в качестве косвенной информации в одном из вариантов построений использована одна из них, а именно – среднемасштабная сводная структурная карта. При окончательном построении структурной карты использованы фрагменты обеих сводных карт и карты изохрон по отражающему горизонту Б (В.И. Пятков, И.И. Одношевная, 2002).

При построении регионального цифрового структурного каркаса масштаба 1:200000 в ЦРН используется двухкилометровый шаг сетки аппроксимирующего сплайна. Это автоматически обеспечивает необходимую для данного масштаба генерализацию карты. При построении структурной карты по поверхности доюрских отложений авторы использовали более детальную сетку сплайна с шагом 500 метров, исходя из следующих соображений. Такая сетка позволяет восстановить мелкие детали морфологии отражающего горизонта, содержащиеся в информации сейсмических партий. Поэтому на площади работ конкретной сейсмопартии результирующая карта отражает, как правило, форму карты изохрон этой с/п – естественно при отсутствии противоречий с данными соседних партий. Генерализация детальной карты осуществляется выбором сечения изолиний, в необходи мых случаях могут также использоваться механизмы фильтрации.

Прослеживание горизонта А на региональных профилях. Отражающий горизонт А приурочен к границе стратиграфического несогласия между доюрским основанием и осадочным чехлом. Сейсмическая картина в интервале горизонта А определяется структурным планом поверхности несогласия и внутренней структурой разделяемых им комплексов. Это региональный динамически выраженный горизонт. Но корреляция отражений, отождествляемых с ним, на отдельных участках затруднена из-за дискретности и интерференционности записи, невыдержанности динамических характеристик, что обусловлено изменчивостью вещественного состава пород фундамента, шероховатостью и сложной морфологией границы, наличием большого количества тектонических нарушений, тонкослоистостью выше- и нижезалегающих отложений. Горизонт А обычно прослеживается по последним динамически выраженным волнам в низах осадочного чехла.

Корреляция отраженной волны А по сети региональных профилей выполнена в интерпретационном комплексе Integral Plus. Необходимо отметить, что в базе региональных профилей собраны сейсморазведочные материалы разных лет, начиная с 1976 года, полученные с применением различной регистрирующей аппаратуры, при различных условиях возбуждения сейсмических колебаний. Обрабатывающие комплексы и графы обработки сейсмических материалов разных лет также значительно отличаются друг от друга. Несмотря на все это, волновая картина на пересечениях профилей опознаваема. Часть представленных в базе временных разрезов имеет низкое качество. Есть небольшие участки, где из-за этого проследить отраженную волну А не удалось. Для более уверенного прослеживания проводился анализ толщи Б-А по всему объему профилей.

В целом качество временных разрезов, представленных в базе региональных профилей, позволило выполнить корреляцию отраженной волны А на всей территории ХМАО.

Граница между отложениями осадочного чехла и фундамента хорошо контролируется, как правило, сменой волновой картины на временных разрезах там, где имеют место приподнятые части (выступы) фундамента, а также в ряде случаев и в других структурных условиях, когда волновая картина в доюрском основании характеризуется серией крутонаклонных отражений, выходящих на предъюрскую поверхность с резким угловым несогласием. Довольно сложно, по мнению авторов, выполнить корреляцию отраженной волны А в прогибах, где получили развитие отложения промежуточного структурного этажа. На таких участках в интересующем нас интервале временного разреза наблюдается серия параллельных хорошо динамически выраженных отражений. В таких случаях появляется несколько вариантов корреляции, и без данных бурения практически невозможно однозначно определить положение горизонта А (большинство скважин, по которым сделана привязка в рамках данной работы, приурочено к поднятиям, т.е. к выступам фундамента). Сходимость выполненной корреляции отраженной волны А проверена построением карты невязок. Максимальная невязка в крестах региональных профилей составила 26 мс.

Пересмотр материалов по скважинам, вскрывшим доюрские образования. Отражающий горизонт А приурочен к кровле доюрского основания. Для его геологической идентификации в разрезах различных скважин бралась верхняя из следующих границ: кровля туринской серии, кровля коры выветривания или кровля неизмененных пород фундамента. При построении структурной карты по отражающему горизонту А (подошва осадочного чехла) использовались стратиграфические разбивки Интегрированной базы данных Научно-аналитического центра, выполненные разными авторами — (Белоусов С.Л., Елисеев В.Г., Мухер А.Г., Рубина Т.В. и др.). Всего в картопостроении участвовало более 2757 скважин, в том числе по территории ХМАО — 2563 скважины.

Предварительно был проведен анализ соответствия отметок доюрских образований, имеющихся в интегрированной БД Центра по различным авторам, и стратиграфических разбивок, использованных при составлении сводных структурных карт по отражающему горизонту А. Было установлено, что совпадение стратиграфических разбивок или незначительное (менее 10 метров) расхождение наблюдается в 1912 скважинах. Расхождение в разбивках от 10 до 20 м наблюдается в 663 скважинах, от 20 до 50 м — в 111 скважинах и более 50 м — в 71 скважине.

Значительное количество скважин, имеющих различные отметки доюрских образований у разных авторов, свидетельствует, с одной стороны, о недостатке информации по керну, который мог бы дать однозначный ответ, с другой, — о сложности и неоднозначности выделения этой границы методами ГИС и сейс мическими материалами, особенно в тех случаях, где под юрскими отложениями залегают эффузивно-осадочные толщи триаса (туринская серия).

В связи с этим был проведен пересмотр стратиграфических «разбивок» с целью установления наиболее достоверной отметки доюрских образований. При этом использовались: материалы комплекса ГИС (ПС, КС, ГК, НГК, НКТ, ИК, каверномер и т.д.) и поинтервальное описание керна. Полученные стратиграфические разбивки «увязывались» с данными сейсмических исследований. Дальнейшая корректировка данных проводилась путем картопостроения. Если какие-либо скважины не вписывались в общий структурный фон, они пересматривались еще раз и по возможности отметка доюрских образований уточнялась. Тем не менее, оставались скважины, по которым нельзя было принять однозначного решения. В этом случае брались разбивки того автора, которые вписывались в общий структурный фон и не противоречили геологической ситуации. В противном случае они исключались из структурных построений, хотя таких скважин было немного.

Таким образом, при построении структурной карты по отражающему сейсмическому горизонту А использовались стратиграфические разбивки различной степени достоверности. Разбивки высокой степени достоверности хорошо выделяются методами ГИС, нередко подтверждены керновыми данными и сейсмическими материалами. Таких разбивок преобладающее большинство, порядка 1950. Разбивки средней степени достоверности выделяются методами ГИС и сейсмическими материалами, но зачастую не подтверждены керном. Разбивки низкой степени достоверности неоднозначно выделяются методами ГИС и сейсмическими материалами и не подтверждены керном (71 скважина).

Увязка региональных и композитных профилей. При построении карты изохрон отраженной волны А в качестве каркаса, на уровень которого выводится форма горизонта, используются региональная сеть профилей и композитные профили по Юганской (А.Г. Кузнецов, А.Д. Боровых, 2002), Фроловской и Шаимской зонам (В.П. Игошкин, Д.П. Куликов, 2002). Результаты прослеживания отражающего горизонта А по перечисленным группам профилей не увязаны между собой. Максимальные невязки составляют 150–250 мс. Наибольшие расхождения наблюдаются во Фроловской и Юганской зонах (до 250 мс). Для минимизации расхождений в исходных данных (невязок) из композитных профилей были удалены участки (или профили целиком), совпадающие с региональной сетью профилей, после чего была выполнена автоматическая увязка оставшихся композитных профилей с региональной сетью. Для этого решалась задача картопостроения (с шагом сетки сплайна 3000 м), в которой данные по зонам использовались с оптимизацией по вертикальному сдвигу. На основе решенной задачи произведена корректировка исходных данных (введены вычисленные поправки) по композитным профилям.

После корректировки данных максимальные невязки составили: 80 мс – по Фроловской, 40 мс – Юганской и 70 мс — Шаимской зонам. Если до корректировки среднеквадратические отклонения составляли 4.5 мс – для региональной сети, 28 мс – для Фроловской зоны, 21 мс – для Юганской, Шаимской – 4.2 мс, то после корректировки они составили 4.2 мс, 3 мс, 3.4 мс, соответственно.

Учет данных сейсмопартий. В построениях используются данные о значениях t0 в пикетах 721 сейсмопартии, с которыми производятся следующие операции:

1. Определяются контуры каждой из сейсмопартий.

2. Значения t0 в пикетах каждого профиля аппроксимируются одномерным сплайном, после чего в пикетах рассчитываются первые производные по направлению профиля. Шаг аппроксимации значений t0 в пикетах профиля выбирается равным шагу картирования (т.е. 500 м). При таком шаге аппроксимации среднеквадратическое отклонение, рассчитанное по всем профилям, составляет 7.4 мс.

3. В областях пересечения сейсмопартий разных лет удаляются данные более ранних сейсмопартий.

Кроме того, используются данные по 10 с/п, представленные числовыми сетками из отчетов сейсмопартий. Сетки пересчитаны в общую систему координат и переаппроксимированы. По полученным локальным картам вычислены первые производные, которые использованы в общих построениях.

Построение карты изохрон. Наряду со значениями t0 отражающего горизонта А в пикетах региональных сейсмических профилей и производными времени, вычисленными в пикетах профилей площадных сейсмопартий, при построении карты изохрон (на участках отсутствия данных о значениях t0 отражающего горизонта А) привлекалась дополнительная информация:


Дежурная (регулярно обновляющаяся в ЦРН) карта изохрон по отражающему горизонту Б, построенная с шагом сетки сплайна 2 км.
Сводная среднемасштабная структурная карта по горизонту А, а также генерализованная сводная структурная карта по горизонту А.

 

Дополнительная информация используется только за пределами контуров сейсмопартий и участвует в задаче в качестве первых производных. Данные структурных карт по горизонту А входят в задачу с оптимизирующим множителем (=0.8), который соответствует средней разности в углах наклона карты изохрон и структурной карты.

Собственно построение карты изохрон отражающего горизонта А выполняется в два этапа. Первоначально строится генерализованная карта изохрон (тренд с шагом сетки 5000 м). На эту карту налагается условие «гладкости» (в смысле минимальной изменчивости градиента) и требование, чтобы искомая поверхность не выходила за пределы интервала значений t0 исходных данных. Все построенные генерализованные поверхности находились в пределах 200–3200 мс. Тренд используется в качестве подложки (по производным) при построении детальной карты изохрон.

На втором этапе строится детальная карта с шагом сетки 500 м с использованием всех вышеуказанных данных. Максимальные отклонения от композитных и региональных профилей находятся в пределах 35–70 мс. Следует заметить, что эти максимальные отклонения группируются в крестах профилей, которые невозможно увязать друг с другом простым вертикальным перемещением. Среднеквадратическое отклонение от данных составляет 1.9–3.5 мс.

Построение структурной карты. При построении структурной карты используются:

1. Первое приближение структурной карты, получаемое перемножением карт изохрон и скоростей. Шаг сетки этой карты равен шагу сетки детальной карты изохрон, т.е. 500 м. Генерализованная карта скоростей строится с шагом 5000 м на основе отметок скважин, вскрывших доюрские отложения, и рассчитанных в них значений скорости. В качестве дополнительной информации привлекается генерализованная карта изохрон. Поскольку скорость распространения сейсмических колебаний имеет тенденцию к увеличению с глубиной, тренд средней скорости должен напоминать по форме тренд карты изохрон. Поэтому данные этой карты входили в задачу в качестве первых производных с оптимизацией по неизвестному множителю. Так же, как и от генерализованной карты изохрон, на карту скоростей налагалось условие «гладкости» и нахождение в пределах 1600–3000 м/с. В результате полученная карта скоростей находится в указанных пределах величин, соответствует данным в скважинах и наследует морфологию генерализованной карты изохрон.

2. Скважины, вскрывшие фундамент. При построении вариантов структурной карты используется 2540 скважин (в этих точках вычислялись значения t0, а затем и скорости), остальные 217 оставляются для проверки качества построения. В дальнейшем, при построении окончательного варианта карты, использовались данные всех 2757 скважин.

3. В северо-западной части ХМАО, где отсутствуют данные сейсморазведки, дополнительно используется фрагмент генерализованной сводной структурной карты по горизонту А, построенный по потенциальным полям.

И первое приближение структурной карты, и фрагмент сводной структурной карты на северо-западе ХМАО используются в качестве подложки по первым производным. Данные по скважинам обеспечивают точную привязку поверхности по глубине.

Варианты структурной карты, полученные при разных параметрах построений и различной использованной информации, сравнивались по прогнозирующей способности. Последняя определялась по среднеквадратической и максимальной ошибке прогноза отметки доюр ских отложений в 217 контрольных скважинах.

Расположение контрольных скважин выбиралось таким образом, чтобы они относительно равномерно покрывали территорию округа (пропорционально плотности распределения скважин, вскрывших доюрские отложения). Второй критерий отбора – не слишком большое удаление контрольных скважин от ближайших к ним, т.е. одиночные скважины не включались в контрольную выборку. Это обусловлено тем обстоятельством, что дальняя экстраполяция на участки, не охарактеризованная данными бурения и сейсморазведки, заведомо имеет низкую точность прогноза. Поэтому данные по одиночно расположенным скважинам эффективнее использовать для правильного определения тренда поверхности на таких участках.

При использовании в качестве дополнительной информации карты изохрон по горизонту Б варьиро валась величина коэффициента выполаживания. Смысл коэффициента выполаживания – снижение =1.2, =1.5 контрастности (среднего угла наклона крыльев) структур горизонта Б по отношению к горизонту А. В каждом из вариантов по полученной карте изохрон выполнялось построение тренда средней скорости, а затем структурной карты, по которой производилось сравнение результатов вычислений с контрольными скважинами. Наилучшая статистика построений получена при =1.5. Среднеквадратическое отклонение поверхности от контрольных скважин составило 58.5 м, а максимальное – 204 м.

Скважин, отклонения в которых составили более 100 м, выявлено 20 из 217. Интересно отметить, что при разных вариантах построений число контрольных точек с большими отклонениями почти не менялось. Скважины, в которых ошибка прогноза превысила 100 м, разбросаны по всей территории округа. Нельзя сказать, что все они концентрируются на участках с наиболее редкой сетью данных, хотя есть и такие. Большие ошибки также возникают при наличии резких градиентов структурных форм.

Рис. 2. Схема расположения исходных данных и косвенной информации, использованных при построении структурных карт

 

Окончательная структурная карта построена по всему имеющемуся объему информации, т.е. по 2757 скважинам, всем сейсмопартиям, региональным и композитным профилям (см.рис. 2). Косвенная информация, использованная на участках отсутствия данных о значениях tо в пикетах сейсмических профилей:

- крайний северо-запад территории – фрагмент генерализованной сводной структурной карты, построенный по потенциальным полям;

- восточная часть листа Р-44 – фрагмент этой же карты, построенный с использованием связи между глубинами отражающих горизонтов А и Б;

- полоса северо-северо-восточного простирания между Ляпинским и Шеркалинским мегапрогибами, а также Карабашско-Шугурский участок – фрагменты среднемасштабной сводной структурной карты;

- остальная территория – фрагменты дежурной карты изохрон ЦРН по отражающему горизонту Б.

Вся косвенная информация учитывалась по первым производным. Максимальное отклонение полученной поверхности от скважин составило 11 м, а среднеквадратическое – 0.8 м.

Для оценки достоверности расчетов использовалась карта расхождений вариантов структурных построений. В распоряжении имелись три варианта карты по поверхности доюрского основания: окончательная и карты, построенные с использованием в качестве подложки карты изохрон по ОГ Б и среднемасштабной сводной структурной карты. В каждом узле сетки вычислялись максимальные и минимальные значения из трех поверхностей, и разность этих величин представлялась в виде карты. Заметим, что качество аппроксимации имеющихся данных довольно высокое: среднеквадратическое отклонение карт изохрон от значений t0 в пикетах региональных и композитных профилей составляло 1.9–3.5 мс, ошибка аппроксимации производных в пикетах профилей около 1%, среднеквадратическое отклонение структурной карты от отметок в скважинах – 0.8 м. Поэтому расхождение вариантов структурных построений обусловлено исключительно плотностью данных и степенью согласованности различных видов информации. Таким образом, карта расхождения вариантов характеризует точность выполненных построений, причем с распределением ошибки прогноза по территории округа.

Рис. 3. Гистограмма расхождения вариантов структурных построений

 

На рис. 3 приведена гистограмма расхождения ваантов структурных построений, из которой следует, что на 31% площади округа ошибка прогноза, скорее всего, заключена в пределах 0–20 м, еще на 30% территории она не превышает 50 м и только на 18% территории превышает 100 м. Полученные данные хорошо согласуются с оценкой прогнозирующей способности карты, полученной по контрольной выборке скважин.

 

 

Литература

 


Кузнецов А.Г., Пятков В.И. Тектонические элементы доюрского основания Шаимского нефтегазоносного района // Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО / Труды IV научно-практической конференции.- Ханты-Мансийск.- Путиведъ.- 2001.- С. 154–161.
Волков В.А., Пятков В.И., Сидоров А.Н., Одношевная И.И., Гончарова В.Н., Хорошев Н.Г. Предварительные результаты работ построения структурной карты по отражающему горизонту А (поверхности доюрского основания) // Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО/ Труды VI научно-практической конференции, том 1.- Ханты-Мансийск.- ИздатНаукаСервис.- 2001.- С. 154–161.

 

Автор:

Источник : Вестник недропользователя ХМАО


Система Orphus