Методика та апаратура морської геотермічної зйомки з метою пошуків покладів вуглеводнів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методика та апаратура морської геотермічної зйомки з метою пошуків покладів вуглеводнів

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата геологічних наук

Загальна характеристика роботи

Актуальність роботи. Розвиток паливно-енергетичної бази України вимагає розробки нових, ефективних методів пошуків нафти та газу. Одним з перспективних напрямків у цьому відношенні є розробка методів та методик дистанційного зондування поверхні Землі та вивчення теплового режиму приповерхневих шарів Земної кори як на суші так і в придонних осадках шельфів. Теоретичні розробки, проведені в Інституті геології і геохімії горючих копалин НАН України, дозволяють стверджувати, що вивчення теплових полів на поверхні дна шельфу дає можливість не тільки картувати глибинну геологічну будову, але й виявляти найбільш перспективні ділянки для пошуків вуглеводнів. В останні десятиліття відкриття великих покладів вуглеводнів в шельфових зонах акваторій різних районів світу сприяло створенню нових високоефективних методик геолого-геофізичного картування і пошуків нафтогазових родовищ, та розробку високопродуктивних, багатофункціональних, точних та надійних засобів вимірювання, які дозволяють повністю автоматизувати процес отримання та обробки інформації. Враховуючи це автором розроблено методику геотермічного картування по поверхні дна шельфу акваторій та створена аппаратура, яка забезпечує її реалізацію. Впровадження цієї методики та апаратури в шельфових зонах Баренцового, Чорного та Азовського морів довела, що геотермічні методи пошуків вуглеводнів доцільно включити в комплекс геолого-геофізичних пошукових робіт.

Мета і завдання досліджень. Метою є підвищення інформативності геотермічних нафтогазопошукових досліджень в шельфових зонах акваторій шляхом створення методики та апаратури для геотермічного картування в придонних осадках та на їх поверхні.

У відповідності до цього були поставлені наступні задачі:

1. Розробити методику придонного геотермічного картування.

2. Створити та реалізувати апаратуру для геотермічного зондування.

3. Опрацювати раціональну методику комплексного дешифрування одержуваних геотермічних даних для оцінки перспектив нафтогазоносності надр.

Фактичний матеріал. В основу роботи покладені багаторічні дослідження, проведені в шельфових зонах Баренцового, Чорного та Азовського морів. Автор приймав безпосередню участь у випробуванні розробленої ним методики і апаратури на геотермічних полігонах при виконанні бюджетних досліджень ІГГГК НАН України та робіт по госпдоговірній тематиці з об'єднаннями «Южморнефтегазгеофизразведка», «Союзморгео» та Інститутом геологіі Кольського наукового центру РАН (1980-1988 рр.). Відпрацьовано чотири регіональні геотермічні профілі та проведено детальні дослідження на семи геотермічних полігонах (3380 км²), які були виділені замовником. Виготовлено та передано в експлуатацію три комплекти геотермічної апаратури. Розроблена методика комплексної інтерпретації геолого-геофізичних та геотермічних даних, за допомогою якої вирішувались поставлені завдання.

Наукова новизна. В роботі вперше запропонована методика придонного геотермічного зондування дозволяє картувати розломно-блокову будову фундаменту та осадового чохла, виділяти антиклінальні підняття та оцінити перспективи нафтогазоносності в шельфових зонах акваторій за геотермічними критеріями.

Створений та апробований комплекс морської геотермічної апаратури, який забезпечує проведення геотермічного моніторингу дна шельфів з високою точністю замірів геотермічних параметрів.

Розроблена комплексна геолого-математична методика, що дозволяє проводити якісне дешифрування та інтерпретацію даних геотермічних досліджень на шельфах.

Використано розподіл придонних температур шельфів Азовського, Чорного і Баренцового морів для вивчення геологічної будови та встановлення зон нафтогазонакопичення.

Практичне значення роботи. На підставі геотермічних досліджень Баренцового, Чорного та Азовського морів встановлено наявність додатніх геотермічних аномалій над Голицинським і Штокманівським газоконденсатними родовищами (акт впровадження від 30.11 1988 р.), а також дані рекомендації для проведення робіт на Одеській, Морській, Геологічній, Крабовій, Зюйдовій, Піонерсько-Західній структурах. Згодом геолого-пошукові роботи на Одеській структурі підтвердили її газоносність.

Особистий внесок автора. Удосконалення методики, розробка апаратури придонного геотермічного картування та їх геолого-математичне дешифрування і інтерпретація отриманих результатів є основними в роботі І.І. Грицика. В основу роботи покладені результати досліджень, які дисертант виконував з 1980 до 1997 років у відділі нафтогазової гідрогеології, геохімії і екології гідросфери Інституту геології і геохімії горючих копалин НАН України. Ідея розробки, постановка завдань, виконання роботи, аналіз отриманих результатів належать дисертанту. Результати досліджень отримані у співавторстві, знайшли своє відображення в тексті дисертації та списку опублікованої літератури.

Апробація роботи. Окремі положення дисертаційної роботи доповідались на: ІІ-й Всесоюзній науково-технічній конференції «Проблеми горной теплофизики» (1981 р, м. Ленінград); ХІ-й конференції молодих наукових співробітників по геології і геофізиці Східного Сибіру (1984 р, м.Іркутськ); ІІІ-й конференції молодих вчених (1984 р, ІГГГК АН УССР, м. Львів); Всесоюзній конференції «Геотермія морів та океанів» (1988 р, м.Мінськ); міжнародній конференції «Проб леми Чорного моря» (1992 р, м. Севастополь); нараді-семінарі з проблеми розвитку геологорозвідувальних і видобувних робіт у західному регіоні України (1992 р, м.Івано-Франківськ); Міжнародній Всеросійській соляній нараді «Проблеми формирования и освоения месторождений полезных ископаемых солеродных басейнов» (1994 р, м. Санк-Петербург, Росія); Міжнародному симпозіумі «Міоценові евапорити центрального паратетісу: фації, корисні копалини, проблеми екології.» (1994 р, м. Львів), міжнародній конференціі «Тепловое поле Земли и методы его изучения» (1998 р., м. Москва, Росія); 3-ій міжнародній конференції по нафтовій геології і оцінці перспектив нафтогазоносності Чорного і Каспійського морів. (1998 р., м. Константа, Румунія).

Публікації. Здобувачем опубліковано 12 наукових праць, з них 2 в монографіях, 4 в фахових журналах, 4 в матеріалах міжнародних конференцій та 2 депоновані роботи.

Структура та об'єм роботи. Робота складається з вступу, 4 розділів та висновків викладених на 102 сторінках, ілюстрованих 55 рис., 1 табл. Список літератури включає 103 найменування.

Робота виконана під керівництвом доктора геолого-мінералогічних наук, В.Г. Осадчого. Наукові консультації та практичну допомогу надавали доктор геолого-мінералогічних наук, професор, В.В. Колодій, член-кореспондент НАН України доктор геол.-мін. наук В.І. Лялько, доктор геол.-мін. наук В.І. Кутас, кандидати геол.-мін. наук О.А. Приходько, С.О. Варічев, Л.А. Цибуля, наукові співробітники В.В. Ковалик, Г.О. Куксов, Р.І. Грицик. Автор щиро вдячний всім переліченим особам, а також працівникам виробничих геолого-пошукових організацій, які сприяли розробці та впровадженню методики і апаратури в практику геолого-пошукових робіт в шельфових зонах акваторій.

Зміст роботи

нафтогазоносний геотермічний картування зондування

В першому розділі наведена коротка фізико-географічна та геологічна характеристика районів робіт. Описані геоморфологічна будова суші та поверхні дна акваторій. Розглянуті кліматичні умови, вітровий режим, напрямки течій. Дається коротка характеристика стратиграфії осадових відкладів, тектонічна будова та нафтогазоносність шельфу Чорного, Азовського і Баренцового морів.

В другому розділі розглядається методика морських геотермічних досліджень, З'ясовується вплив різних факторів на температурний режим в придонних відкладах та шарах води і методичні підходи врахування цих факторів для отримання достовірних геотермічних даних.

Одним з основних питань при проведенні морських геотермозйомочних досліджень є встановлення зони проникнення сонячної радіації, тобто товщі водяного шару, в якому згасають сезонні коливання температур (термоклин). Для цього в північно-західній частині Чорного моря було проведено біля 150 замірів температур товщі морської води від поверхні моря до дна. Зафіксовано, що згасання сезонних температур відбувається на глибинах 26-28 м. Середньомісячна зміна глибини термоклину складає 2-4 м, що дає можливість проводити геотермозйомочні роботи на глибинах більше 30 м протягом місяця. Вихід на постійну температуру в Баренцовому морі починається вже з 5-10 м, а часом навіть з поверхні моря.

Підводні течії є значною перешкодою для якісного проведення придонних геотермозйомочних робіт. В більшості випадків течії позначені в лоціях і тоді завади, які вносяться ними, можна врахувати за допомогою вивчення температур в зоні течій, додаткових синхронних вимірів та введення відповідних поправок.

В арктичних морях на тепловий режим впливає наявність вічномерзлих порід в розрізі осадової товщі. На даний час накопичений незначний фактичний матеріал про їх вплив на регіональний температурний режим. Якщо розглянути горизонтальний профіль, на якому вічна мерзлота чергується з зонами, які вже розморозились, або з наскрізними таликами, то очевидно, що вона повинна проявлятися на ньому від'ємними аномаліями як температури, так і теплового потоку.

Штормові явища при незначних глибинах суттєво порушують температурний режим всієї водяної товщі. Експериментальні дані показують, що після шторму силою 5-6 балів початковий температурний режим в придонному шарі встановлюється на протязі 6-10 діб.

Розроблені та апробовані методики морських геотермозйомочних робіт можна об'єднати в дві групи:

а) геотермозйомка в придонних осадках до глибини 3 м;

б) геотермічне картування по дну акваторій.

Дослідні роботи на полігонах Чорного та Баренцового морів показали, що заміри температур на дні моря і в придонних осадках на однойменних профілях, які зняті менше, ніж за добу, практично ідентичні та зумовлені глибинною складовою теплового потоку. Ця обставина дала можливість суттєво спростити та значно здешевити проведення морських геотермічних робіт, замінивши в ряді випадків заглиблення термодавачів в придонні осадки (що вимагає зупинки судна), температурними замірами по дну моря.

Придонне геотермічне картування можна вести одночасно з такими геофізичними методами, як електророзвідка, радіометрія і, в окремих випадках, сейсморозвідка. Згідно методики геотермічного картування виділяється два самостійних етапи проведення морських геотермічних досліджень:

а) регіональний - рекогносціювальний;

б) детальна геотермозйомка.

При проведенні регіональних геотермічних досліджень профілі закладаються в районах, не вивчених в геотермічному відношенні. Довжина їх складає 50-500 км, що обумовлюється нетривалістю замірів у зв'язку з впливом добових коливань температур та інших зовнішніх завад. Інтерпретація отриманих даних дозволяє встановити регіональний температурний фон та виділити як додатні, так і від'ємні аномалії. Останні і в першу чергу з максимальними значеннями температур і є об'єктами детальних геотермозйомочних досліджень.

Методичні прийоми проведення робіт безперервним термозондуванням як на регіональному, так і на детальному етапі практично однакові. Зйомка проводиться з борту науково-дослідного судна (НДС) будь-якого класу. Обов'язковим є збереження мінімальної постійної швидкості руху судна (2-4 км/год), точна геодезична прив'язка реперних точок профілів і одночасне зондування глибини моря. Вимірювальний блок (термоволочок) опускається з постійною швидкістю на дно і при цьому ведеться запис температури водяної товщі (визначення термоклину). Відпрацювання профілю проводиться при безперервному русі судна поетапно. Після кожних 25-30 км ходу необхідна зупинка (реперна точка) для визначення запізнювання реєстрації температури відносно точки заміру за рахунок інерційності вимірювальної системи та відповідних поправок при обробці фактичного матеріалу. Відпрацювання профілів незначної протяжності для розрахунку поправки на інерційність рекомендується проводити двократне (при прямому і зворотньому ході) придонне зондування.

Детальні роботи на ділянках локальних аномалій ведуться методом сканування по поздовжніх та поперечних профілях. Спочатку повторюється аномальна ділянка регіонального профілю і на її периферії судно заходить на профіль, перпендикулярний до першого. Відстані між профілями вибираються в залежності від масштабу зйомки, поставлених задач та загальної геологічної будови регіону. Після завершення відпрацювання поперечних профілів для часової прив'язки результатів, проводиться повторна зйомка першого профілю. На площах детальних досліджень доцільно проводити незначний об'єм (10-15 точок) замірів температури, геотермічного градієнту і теплопровідності в придонних осадках, що дозволить більш ефективно інтерпретувати результати придонного зондування.

Для інтерпретації результатів геотермічних досліджень та побудови однойменних карт використовувались комп'ютерні програми, розроблені в ІГГГК НАН України. Геотермічні карти складаються за програмою GRID. Для складання геотермозйомочних профілів використані програми середньоарифметичного та середньозваженого згладжування. Досвід побудови геотермічних карт за загальноприйнятими методиками показав, що вони недостатньо ефективні для одержання якісної геологічної інформації за результатами геотермічного картування. Так на геотермічних картах, які були побудовані з використанням комп'ютерних програм практично не виділяються тектонічні порушення, які не тільки чітко трасуються на окремих профілях, але і визначається їх провідність. Це викликало необхідність розробки нових ефективних способів побудови геотермічних карт за наступною схемою:

На геотермічних профілях досліджуваних територій виділяються тектонічні порушення, встановлюються їх розміри та визначається провідність.

На плані розміщення геотермічних профілів трасуються однойменні розломи та виділяються окремі тектонічні блоки з різним ступенем прогрітості.

Будуються карти розподілу температур виділених блоків з використанням програми GRID.

Проводиться ув'язка окремих побудов та складається загальна геотермічна карта досліджуваної території.

Описані вище рекомендації успішно використані при обробці геотермічних матеріалів приповерхневих геотермозйомочних робіт на площах Гримно та Тростник (Карпатська нафтогазоносна провінція) і вперше застосовані для побудови геотермічних карт Азовського та Чорного морів.

Геотермічні дослідження, проведені нами та іншими на нафтових і газових родовищах Передкарпатського прогину, Дніпровсько-Донецькій западині, а також дослідні роботи на шельфах Чорного, Каспійського, Азовського та Баренцового морів дозволили встановити над покладами вуглеводнів, на контактах «вуглеводні-вода» та над зонами тектонічних порушень типові форми і характер кривих розподілу температур. Температурні аномалії над покладами вуглеводнів мають чітко виражений характер і їх протяжність визначається розмірами покладу, а амплітуда - запасами вуглеводнів. Зони контакту «вуглеводні-вода» фіксуються пониженими значеннями температури. Термоаномалії, які фіксуються над тектонічними порушеннями, мають як додатній так і від'ємний знаки. Ця особливість розподілу температурного поля в основному зумовлена співвідношенням висхідного та низхідного тепломасопереносу в зонах тектонічного порушення.

Отже, методика придонного геотермічного зондування дозволяє визначити блоково-розломну тектоніку фундаменту і осадового чохла та виділяти перспективні площі на нафту і газ.

В третьому розділі розглянуті питання апаратурної реалізації методу морських геотермічних досліджень. Важливість та збільшення за останні роки об'єму геотермічних досліджень як в глибоководних, так і в шельфових зонах Світового океану, вимагає створення високопродуктивних, багатофункціональних, точних та надійних засобів вимірювання, які дозволяють повністю автоматизувати процес відбору та обробки геотермічної інформації. Теоретичні та методичні основи геотермічних досліджень в морях та океанах за допомогою геотермічних зондів були розроблені Буллардом і залишилися фактично без змін. Конструкції зондів, які використовуються в даний час, це модефікації морських геотермічних приладів для визначення теплового потоку роздільним методом. Різні варіанти морської геотермічної апаратури, які розроблялись та розробляються, використовуються для конкретних задач вивчення геотермічного режиму придонних осадків акваторій.

Кожен з варіантів апаратури має певні недоліки, а саме: відсутність давачів заглиблення у придонні осадки, контролю за вертикальним вкоріненням в грунт і таке інше. Отже, виникла необхідність розробити комплекс морської геотермічної апаратури для картування геологічних об'єктів методом геотермозйомки.

В Інституті геології і геохімії горючих копалин НАН України при безпосередній участі автора розроблений відповідний комплекс геотермічної апаратури, який дозволяє:

- отримати зміну температури від поверхні води до дна (термоклин);

- проводити вимірювання температури і її градієнту в придонних осадках;

- проводити неперервні вимірювання температури по поверхні дна в процесі руху судна;

- визначати теплофізичні властивості придонних осадків в природних та лабораторних умовах;

- автоматизувати процес збору та обробки інформації.

Для вимірювання температури, геотермічного градієнту, температуропровідності, теплоємності та теплопровідності безпосередньо в придонних осадках застосовується вібротермоградієнтометр. Ця універсальна установка дозволяє геотермічному зонду вертикально занурюватись на задану глибину і проводити автоматизований запис всіх геотермічних параметрів. Вібротермоградієнтометр складається з вимірювального зонда, який кріпиться на віброустановці, з'єднувального кабель-тросу, блоків управління, реєстрації та живлення. Вимірювальний зонд представляє собою трубу, на якій розміщені давачі температури на відстані 1,5 м один від одного. В нижній частині зонда знаходиться нагрівач, посередині якого розміщений один з давачів. При оцінці границь чутливості приладів, які визначають температуру, геотермічний градієнт та теплофізичні властивості можна виходити з типових значень температури від 0,05 ⁰С до 0,1 ⁰С, геотермічного градієнту - від 0,05 ⁰С/м до 0,3 ⁰С/м та теплопровідності від 0,42 Вт/м ⁰С до 1,05 Вт/м ⁰С. Для одержання згаданих параметрів використовуються первинні термоперетворювачі: термістори, термопари, терморезистори з різних матеріалів та термоп'єзокварцові резонатори (ТКР). Враховуючи жорсткі вимоги до інерційності, габаритних параметрів вимірювальної апаратури, надійності вимірювань, а також до періодичності вимірювань, повірок і експлуатації в морських умовах за давач температури вибраний термочутливий кварцовий резонатор. Застосування ТКР в термометрії базується на тому, що вони відзначаються відносно високою залежністю резонансної частоти від температури, лінійною термочастотною характеристикою в широких межах зміни температур.

До віброустановки відноситься вібратор та опорний майданчик з направляючими тросами. Вібратор використовується для заглиблення зонда на задану глибину. Опорний майданчик з направляючими тросами дозволяє геотермозонду вертикально заглиблюватися в придонні осадки.

Електричний та механічний зв'язок вимірюваного зонду з блоками управління, реєстрації та живлення, які знаходяться на судні, здійснюється за допомогою семижильного кабель-тросу.

Принцип роботи вібротермоградієнтометра полягає в тому, що спочатку на блоці управління включається живлення на вібратор, який вкорінює зонд на задану глибину. Після відключення вібратора запускається таймер блоку управління, який через певний проміжок часу по лінії зв'язку посилає керуючий імпульс на вхід комутатора і у вимірюване коло підключається нижній давач. Частотний сигнал з його виходу передається на борт судна, де надходить на частотно-цифровий перетворювач і в двійковому коді може подаватись на цифродрукуючий пристрій або вводитись в комп'ютер для обробки. Завершивши прийняття інформації від нижнього давача, блок управління підключає в вимірювальне коло верхній давач. Після опитування останнього і роздруку результатів вимірювань для визначення геотермічного градієнту, блок управління формує сигнал підключення у вимірювальне коло знов нижнього давача, але вже при включеному нагрівачі в нижній частині зонду. Нагрів ведеться на протязі 15 хв. і результати давача надходять в реєстраційний блок. За цими даними визначаються температуропровідність, теплоємність та теплопровідність безпосередньо в придонних осадках «in situ».

Для проведення температурного моніторінгу по дну акваторій розроблено комплект спеціальної апаратури, вимірювальний блок якої (термоволочок) в процесі заміру буксирується за судном по дну. Термоволочок являє собою конструкцію, що забезпечує герметичну установку давача температури і електронних вузлів, легкий доступ до них, надійний тепловий контакт ТКР з середовищем дослідження і гарантує захист первинного перетворювача температури від механічних пошкоджень. Корпусом вимірювального блоку є циліндр у верхній частині якого знаходиться головка для з'єднання вимірювального блоку з блоками реєстрації та живлення, які знаходяться на борту судна. В нижній частині корпусу закріплений наконечник з ТКР.

Корпус вимірювального блоку розміщується в кожусі-обважнювачі, що складається з трьох окремих частин, до яких можна кріпити додаткові вантажі і має обтічну форму. Кожух-обважнювач забезпечений стабілізаторами, що виключають обертання вимірювального блоку при буксируванні та захищають ТКР від механічних пошкоджень.

Всі елементи електронної схеми вимірювального блоку базуються на мікросхемах серії К555. Схема складається з ТКР, двох автогенераторів, змішувача та формувача сигналу. Перший автогенератор генерує електричні коливання частотою, рівною резонансній частоті ТКР, що залежить від температури навколишнього середовища, а другий - на рівні резонансної частоти стабільного кварцового резонатора. Частотні сигнали з обох автогенераторів надходять на змішувач, розроблений на базі D-тригера, і дають на виході низькочастотний сигнал, викликаний саме температурою навколишнього середовища.

Передача інформаційного сигналу, живлення та буксирування вимірювального блоку здійснюється кабель-тросом.

Реєструючі блоки розроблені в декількох модифікаціях. В перших його взірцях реєстрація результатів вимірювання (в залежності від запису частоти чи напруги) проводилась відповідно частотоміром, транскриптором та цифродрукуючим пристроєм; або частотоміром, цифроаналоговим перетворювачем та самописцем. В останніх розробках термоволочка для реєстрації сигналів використовується програмований калькулятор «Електроніка МК-64» з відповідними доробками. Оскільки останній розрахований на введення аналогової інформації, а вихід з вимірювального блоку - частотний, використовувалась схема перетворювача «частота-код» на базі однокристальної електронно-обчислювальної машини серії К1816. Для вимірювання частотних параметрів використано метод залежного рахунку, який ефективно реалізований у вимірювачах частотних параметрів на базі мікропроцесорних комплексів. Інформація з вимірювального блоку через перетворювач «частота-код» надходить на вхід мікрокалькулятора, який починає обробку інформації за заданою програмою. На індикаторі ми отримуємо сигнал з вимірювального блоку в одиницях температури. З виходу «Електроніки МК-64» сигнал можна подавати на комп'ютер для дальшої обробки інформації (побудови температурних графіків, карт і т.д.)

Для визначення теплофізичних параметрів гірських порід в лабораторних умовах виготовлені макети діючої апаратури, які базуються на ідеї голкового зонда. Основна відмінність даної апаратури від інших розробок полягає в тому, що при невеликому ускладненні розрахункових формул можна використовувати одержану за допомогою вимірювань температуру для визначення теплофізичних властивостей, а також, враховуючи мініатюрні розміри нагрівача та давача, їх можна використовувати для вимірювання теплофізичних постійних як сипучих, так і твердих порід досить малих об'ємів.

Отже розроблений комплекс апаратури дозволяє проводити:

- вимірювання температури морської води від поверхні до дна;

- неперервну реєстрацію температури поверхні дна в процесі руху судна;

- вимірювання геотермічних параметрів в придонних осадках;

- визначення теплофізичних властивостей гірських порід в лабораторних умовах з попереднім відбором зразків.

Четвертий розділ містить результати геотермічних досліджень в шельфових зонах акваторій. Відпрацьовувались методичні прийоми та надійність роботи апаратури геотермічного картування на дослідних ділянках Чорного, Азовського та Баренцового морів з метою пошуків та розвідки вуглеводнів.

Рекогносціювальні геотермічні дослідження в північно-західній частині Чорного моря проведені на трьох профілях, які перетинають Голицинське газоконденсатне родовище. На профілі, який проходить через центральну частину структури отримана температурна аномалія 1,9 ⁰С, приурочена до покладу газоконденсату. Ця аномалія фіксується і за величиною геотермічного градієнта значення якого в аномальній області на 0,03 ⁰С/м перевищує фонове. Наявність від'ємної аномалії над зоною тектонічного порушення, яке виконує функцію екрану газоконденсатного покладу, дозволяє стверджувати практичну непровідність порушення за час, який пройшов після формування покладу. На цьому ж профілі додатньою аномалією виділяється розлом в центральній частині, що свідчить про його провідність.

На структурі Шмідта проведені дослідження по дну моря і в придонних осадках. На початку як першого (Т=0,7 ⁰С), так і другого (Т=2,4 ⁰С) геотермічних профелів виділяється температурна аномалія. Дальше по профілю зафіксована незначна за розмірами, але чітко виражена за амплітудою аномалія, викликана, враховуючи її характер, провідним тектонічним порушенням. Судити більш детально про глибинну будову та перспективність даної структури стало можливим після того, як на ній були проведені детальні геотермічні дослідження. Величина температурної аномалії над структурою складала Т=2,0 ⁰С. Неспівпадання зон максимальної прогрітості з склепінням по верхньому відбиваючому сейсмічному горизонту пояснюється зміщенням в напрямку до максимуму температури склепіння більш глибокозанурених горизонтів і наявністю газонасиченості окремих глибинних тектонічних блоків структури.

На Одеському піднятті за геотермічними дослідженнями встановлена чітка температурна аномалія (Т=1,11,2 ⁰С), що дозволило високо оцінити цого перспективність на пошуки вуглеводнів. Згодом буріння на даній структурі підтвердило прогнозну геотермічну оцінку (відкрито газове родовище).

Геотермічні дослідження методикою придонного картування проведені на полігоні в межах Керченсько-Таманського шельфу. Схема розподілу температур по дну підтвердила наявність тектонічних порушень, встановлених за даними сейсморозвідки. Порушення в межах банки Абіха за геотемпературними даними не фіксується. Можливо це пов'язано з прогрітістю зони виходу майкопських відкладів на дно моря та малою амплітудою розлому. Чіткими локальними аномаліями виділяються підняття Калган (Т=1,1 ⁰С), Привітливе (Т=0,6 ⁰С), Південно-Керченське (Т=0,8 ⁰С). Підняття Вернадського за даними розподілу температури відображено частково, причому спостерігається зміна простягання складки. Якщо на структурній карті по крівлі майкопу простягання складки з південного заходу на північний схід, то за температурними даними - з північного заходу на південний схід. Це пояснюється тим, що згадане підняття геотермозйомкою закартоване частково.

Відсутність температурної аномалії над підняттям Субботіна викликає сумніви в його наявності і вимагає додаткової переінтерпретації сейсмічних даних і проведення детальних геотермозйомочних робіт в його межах. Температурною аномалією виділяється банка Абіха. Виникнення такої аномалії можна пов'язати з проявом глинистого діапіризму та різницею теплопровідності глинистого діапіру та вміщуючих порід.

Серію спеціальних геотермічних досліджень для трасування регіонального тектонічного порушення методикою геотермічного придонного профільного зондування було проведено на полігоні у північно-східній частині Керченсько-Таманського шельфу. Підтверджено наявність регіонального порушення, встановленого попередніми геолого-геофізичними дослідженнями. Інтерпретація геотермічного матеріалу дозволила вперше встановити продовження цього регіонального порушення в північно-східному напрямку і протрасувати його простягання на відстані майже 10 км. Різниця температур між північно-західним (припіднятим) та південно-східним (опущеним) блоками досягає Т=1,2 ⁰С. Крім цього, на відстані 3-4 км на північний захід від регіонального розлому за геотермічними даними виділяється тектонічне порушення нижчого рангу, яке раніше геолого-геофізичними дослідженнями не було встановлене. Чітка кореляція розподілу температур з зоною розвитку регіонального розлому дозволяє стверджувати наявність виявленого геотермозйомкою порушення.

Детальні геотермічні дослідження проведені над Піонерсько-Західним підняттям на полігоні Керченсько-Таманського шельфу. Згідно розподілу температур на окремих профілях, над підняттям фіксується додатня геотермічна аномалія (Т=1,0 ⁰С), але її будова за геотермічними даними дещо відрізняється від структури по покрівлі відбиваючого реперного горизонту. За геотермічними показниками Піонерсько-Західна структура може мати два склепіння витягнутих з південного-заходу на північний-схід, при цьому склепіння на північному сході більш прогріте і практично не замикається. Судячи за додатніми величинами локальних температурних аномалій підняття Піонерсько-Західне є перспективним для пошуків нафти та газу.

Регіональні, площівні геотермічні та комплексні геолого-геофізичні дослідження (геотермія, електророзвідка та радіометрія) проводились в акваторії Азовського моря.

Геофізичні профілі, проведені через свердловини №225 і №211 р структур Морська-1 та Західний Бейсуг відповідно. В комплекс досліджень входили: вивчення придонного електричного поля, розподіл придонних температур та радіометрична зйомка. В результаті проведення дослідно-методичних робіт та обробки фактичного матеріалу на структурі Морська-1 за результатами геотермічного профілювання отримана аномалія Т=0,75 ⁰С, яка в електричному полі виражається від'ємним значенням потенціалу до -10 мВ, а за даними радіометрії відповідає муловим придонним відкладам. На ділянці Західний Бейсуг отримана температурна аномалія Т=0,25 ⁰С, значення потенціалу досягає до -80мВ. Комплекс згаданих методів дозволяє підвищити інформативність і значно полегшує інтерпретацію фактичного матеріалу.

Детальні площинні геотермозйомочні дослідження проводились на полігоні, розташованому в південно-східній частині Азовського моря. Відпрацьовано 10 профілів простяганням з півночі на південь При розгляді графіків розподілу температури на окремих профілях за формою і величиною температурних аномалій чітко фіксуються прогріті зони (Т=0,20,25 ⁰С), пов'язані з наявністю локальних антиклінальних піднять (по покрівлі майкопу) і тектонічних порушень.

Проведені роботи дозволили деталізувати тектонічну будову полігону та виділити найбільш перспективні ділянки для проведення пошукових робіт на нафту і газ. Співставлення одержаних результатів з геолого-геофізичними матеріалами та прогнозом нафтогазоносності на шельфі Азовського моря показує, що виділеним високотемпературним зонам можуть відповідати на досліджуваній території такі структури: Геологічна-1 (Т=0,1 ⁰С), Зюйдова-2 (Т=0,15 ⁰С), Геологічна-2 (Т=0,2 ⁰С), Крабова (Т=0,2 ⁰С), Геологічна-3 (Т=0,15 ⁰С).

В акваторії Баренцового моря геотермічні дослідження виконувались на полігоні біля о. Колгуєв (Піщаноозерська структура) та в східній частині Південно-Баренцової западини (ПБЗ). Геотермічні дослідження на трьох профілях через Піщаноозерську структуру проводились в різні роки та різними методами (безперервним термопрофілюванням і точковими замірами в придонних осадках). На всіх відпрацьованих профілях зафіксовані ділянки з аномальним розподілом температур (Т=0,50,7 ⁰С), які чітко відображають антиклінальне підняття, виділене сейсмічними дослідженнями та підтверджене бурінням.

В східній частині ПБЗ пройдені два регіональні геотермічні профілі, паралельні сейсмічним профілям. На першому профілі, довжиною 244 км, з південного заходу на північний схід чітко виділяються три температурні зони. Перша, найбільш прогріта зона, протяжністю L=100 км характеризується значеннями температур від 1,0 до 1,5 ⁰С. Далі ідуть зони помірних (0,51,0 ⁰С) L=74 км і низьких (00,5 ⁰С) L=70 км значень температур. Заслуговує уваги також форма температурної кривої на ділянках переходу з однієї зони в іншу - різке падіння і підйом температури, але вже на значно меншому рівні. Аналогічний, але більш контрастний розподіл температур характерний і для другого профіля, з довжиною 162 км, і спадом температур з південного заходу на північнний схід від 1,7 до 0,1 ⁰С. На профілі виділені лише дві зони. Відсутність третьої холоднішої зони, що виявлена на першому профілі можна пояснити тим, що другий профіль значно коротший від першого і не увійшов в низькотемпературну зону. При геологічній інтерпретації розподілу температур на профілях розглянуто також інші геолого-геофізичні дані. Аналіз сейсмогеологічного розрізу вздовж першого профіля дозволив встановити по відбиваючому горизонту 1а (карбон-перм) наявність ступеневого (за серією глибинних розломів) занурення відкладів від західного борту ПБЗ до його центрального грабену. Співставлення кривих розподілу температур з умовами залягання горизонту 1а (карбон-перм) підтверджує припущення про тектонічну природу температурної зональності в розподілі регіональних температур. В межах останніх виділяється ряд локальних температурних аномалій, які доцільно розглянути детальніше. На першому геотермічному профілі виділяється вісім локальних геотермічних аномалій. Перших дві аномалії, судячи за даними часового розрізу на горизонті А₂(верхній тріас), відтворюють єдине антиклінальне підняття ускладнене в склепінні тектонічним порушенням. За даними геотермічної зйомки можна припустити, що зафіксоване підняття є структурою, яка складається з двох куполів. Третя температурна аномалія (Т=0,4 ⁰С; L=17,0 км) слабо виражена на гіпсометрії А₂(верхній тріас). Досить значна четверта (Т=0,9 ⁰С; L=26,0 км) і менш контрастна п'ята (Т=0,5 ⁰С; L=14,5 км) аномалії узгоджуються з заляганням опорного горизонту А₂(верхній тріас). Шоста аномалія (Т=0,4 ⁰С; L=37,0 км) приурочена до структури, яка розбита серією тектонічних порушень. Сьома (Т=0,4 ⁰С; L=21,0 км) та восьма (Т=0,3 ⁰С; L=24,0 км) аномалії мають подібну конфігурацію і відбивають наявність локальних структур. На другому профілі зафіксована найбільша температурна аномалія (Т=1,4 ⁰С; L=50 км), з виділених в районі досліджень. Ця аномалія за аналогією з першою та другою аномаліями першого профілю, інтерпретується як єдина антиклінальна структура з двома окремими склепіннями. Справедливо припустити, що профілі перетяли одне і те ж підняття, але другий профіль проходить через найбільш припідняту частину, а окремі сплески температур на ньому можна інтерпретувати як зони тектонічних порушень.

Найбільшу зацікавленість для пошукових цілей представляють райони з максимальними значеннями температур, а саме південно-західна частина обидвох профілів, де встановлені максимальні (Т=1,4 ⁰С) локальні температурні аномалії, які пов'язані з наявністю обширного антиклінального підняття, яке за геотермічними критеріями є найбільш перспективним для проведення пошукових робіт на нафту і газ.

Таким чином, регіональні профільні геотермозйомочні дослідження, що були проведені на ПБЗ, дозволили в загальних рисах встановити закономірність розподілу регіонального температурного поля досліджуваної території, виділити ряд локальних температурних аномалій, запропонувати їх можливу геологічну інтерпретацію та оцінити ймовірну продуктивність локальних структур за геотермічними параметрами.

Узагальнюючи наведений геотермічний матеріал і його геолого-геофізичну інтерпретацію по досліджених зонах шельфу Чорного, Азовського та Баренцового морів слід відзначити:

Регіональне геотермічне профільне зондування дозволяє визначати аномальні зони розподілу геотермічних параметрів, встановити природу їх виникнення та приуроченості до певних геологічних об'єктів або глибинних процесів. Виділені за результатами регіонального зондування аномалії є першочерговими об'єктами для проведення детальних геотермозйомочних досліджень.

Детальні температурні дослідження дна моря дають можливість чітко виділяти тектонічні порушення різних рангів, трасувати їх площівне розповсюдження та визначати флюїдопровідність.

Детальне площівне геотермічне картування дозволило визначати наявність локальних антиклінальних піднять, встановити їх розміри, уточнити геологічну будову та оцінити перспективність щодо пошуків вуглеводневих скупчень.

Висновки

Основним результатом роботи є розробка методично-апаратурного комплексу для геотермічних досліджень, спрямованих на підвищення достовірності, роздільної здатності та ефективності геотермозйомки в шельфових зонах акваторій з метою геологічного картування та пошуків покладів вуглеводнів.

Створена та адаптована до конкретних обєктів досліджень (Чорне, Азовське та Баренцове моря) методика дозволяє проводити як точкове зондування, так і придонний моніторинг та визначати теплофізичні параметри в лабораторії і в умовах їх природнього залягання.

Методика інтерпретації даних морської геотермічної зйомки дозволяє враховувати спотворюючий вплив гідрологічних, кліматичних умов та неоднорідності донних осадків на розподіл геотермічних параметрів по поверхні дна та в придонних осадках.

Комплекс морської геотермічної апаратури, який розроблено в процесі виконання роботи включає вимірювальні та реєструючі блоки і дозволяє з високою точністю реєструвати зміни величин геотермічних параметрів як в товщі води, так і в донних осадках, а також вести температурний моніторинг дна шельфів. Створено апаратуру для визначення теплофізичних властивостей гірських порід в лабораторних умовах та «in situ».

Проведені дослідно-промислові геотермічні зондування на площах шельфу Азовського, Чорного та Баренцового морів, що в регіональному плані дало можливість визначити блоково-розломну тектоніку фундаменту та осадового чохла досліджуваних територій.

Детальними геотермічними дослідженнями виявлені геотермічні аномалії, які відповідають покладам вуглеводнів, антиклінальним структурам з невизначеною нафтогазоносністю та тектонічним порушенням різного рівня і провідності.

За отриманими результатами виділені перспективні площі для постановки геолого-пошукових робіт на нафту та газ в акваторіях Чорного і Азовського морів (дорозвідка Одеської структури, пошуки на Геологічному і Піонерсько-Західному підняттях).

Основні роботи за темою дисертації

1. Суетнов В.В., Голионко Г.Б., Максимов Н.И., Осадчий В.Г., Приходько А.А., Грицик И.И. Региональные геотермические исследования в юго-восточной части Баренцева моря // Геотермические исследования на дне акваторий / Отв. Ред. Ю.М. Пущаровский, В.И. Кононов. - М.: - 1988. - с. 68-71.

2. Сергиенко С.И., Осадчий В.Г., Куксов Г.А., Грицик И.И., Ковалик В.В. Придонное картирование шельфовых зон геотермическим методом // Геология нефти и газа. М.: Недра. - 1989. - №2. - с. 6-10.

3. Грицик И.И., Осадчий В.Г. Аппаратура морской геотермической съемки // Теоретические и экспериментальные исследования геотермического режима акваторий. - М.: Наука. - 1991. - с. 129-133.

4. Грицик И.И., Ковалик В.В., Приходько А.А., Ходырева Э.Я. Аппаратура для постоянного контроля температуры рудничной атмосферы и горного массива // Промышленная теплотехника. - 1987. - Т.9. - №4. - с. 91-94.

5. Осадчий В.Г., Куксов Г.А., Грицик И.И. Аппаратура экспрес-метода для определения теплофизических параметров рыхлых горных пород // Геология и разведка. - Московский геологораз. Институт им. С. Орджоникидзе. - 1988. - №6. - с. 134-137.

6. Осадчий В.Г., Грицик І.І., Приходько О.А. Геотермічний режим та нафтогазоносність Лопушнянського нафтогазоносного району // Геологія і геохімія горючих копалин. - 1999. - №1 (в друці).

7. Суетнов В.В., Лахтионов М.О., Максимов Н.И., Осадчий В.Г., Приходько А.А., Грицик И.И. К вопросу применения геотермических методов для решения некоторих геологических задач на примере юго-восточной части Баренцева моря // Деп. в КФАН СССР. - М.: - 1987. - с. 56-64.

8. Куксов Г.А., Грицик И.И. Оптический метод исследования теплових полей // Депон. Материалы 3-й конф. Молодых ученых ИГГГИ АН УССР - Львов, - 1986 - с. 104-109.

9. Колодий В.В., Осадчий В.Г., Грицик И.И. Методическое и аппаратурное обеспечение геотермических исследований шельфа Черного моря // Проблемы Черного моря (тезисы докл. конф.). МГФИ АН Украины. - Севастополь. - 1992. - с. 55-56.

10. Grytsyk I., Osadchy V., Babaev F. Bottomside geothermic mapping of the Azov Sea shelf South-Western part // Proceedings of the International conferebce «The Earth's Thermal field and related research methods», May 19-21 1998, Mosckow, Russia, p. 110-112.

11. Grytsyk I., Osadchy V. Tectonik dislocation and local structures zones mapping by method of Sea geothermical surves // 3^rd International Conference on the Petroleum Geology and Hydrocarbon Potential of the Black and Caspian Seas Area. National Institute of Marine Geology and Geo-ekology of Romania - 1998 - p. 151-153.

12. Osadchy V., Grytsyk I., Smishko R., Babaev F. Regional bottomside geothermic mapping of the Kerch-Tamain shelf of the Black Sea // 3^rd International Conference on the Petroleum Geology and Hydrocarbon Potential of the Black and Caspian Seas Area. National Institute of Marine Geology and Geo-ekology of Romania - 1998 - p. 151-153.

Размещено на Allbest.ru