Системное использование мобильных и дешевых аэрогеофизических методов при изучении нефте- газоперспективных территорий началось в последней трети прошлого века, и с тех пор объемы выполняемых работ устойчиво растут. Этому в значительной мере способствовали, без преувеличения, революционные изменения в технике и технологии аэрогеофизических съемок, произошедшие на рубеже веков и связанные, с одной стороны, с широким внедрением в практику работ спутниковых навигационных систем и использованием современной элементной базы (микропроцессорных технологий), а с другой стороны – с развитием новых систем интерпретации данных, базирующихся на возможностях высокопроизводительной компьютерной техники.
В настоящее время аэрогеофизические методы и технологии находят свое применение на всех этапах изучения нефте- газоперспективных территорий, начиная с ранних стадий опоискования и вплоть до транспорта добытой нефти. Особенности их использования и результативность регулярно обсуждается в научных публикациях и на различных форумах как в России [1, 2], так и за рубежом [3, 4].
Важными особенностями аэрогеофизических технологий являются высокая производительность (до 30 000 погонных км в месяц одним летательным аппаратом – ЛА), отсутствие техногенной нагрузки на изучаемые территории, практически неограниченный по времени полевой сезон. Это делает их практически незаменимыми при выполнении нефтегазопоисковых работ на Арктическом шельфе. Использование традиционных для поисков углеводородов «тяжелых» методов (сейсморазведка, бурение) на акватории северных морей сталкивается с значительными трудностями из-за сложностей с логистикой (что влечет за собой серьезное удорожание работ) и крайне ограниченной длительности полевого сезона (2-3 месяца). Применение комплекса аэрогеофизических методов в этих условиях позволяет в весьма ограниченные сроки получить значительный объем информации о геологическом строении изучаемой территории, главный эффект от которой заключается в оптимизации планирования и выполнения «тяжелых» геолого-геофизических работ за счет обоснованного позиционирования линий сейсмических профилей и поисковых скважин. Как следствие, в последние годы наблюдается устойчивое смещение объемов выполняемых на нефтегазоперспективных территориях РФ аэрогеофизических работ в направлении акватории вообще и шельфа Арктических морей в частности (рис. 1).
1 – объекты на территории Южного федерального округа: площадь 373 000 км2, сеть наблюдений 0,5×5 км, завершены в 2011 году.
2 – объекты вдоль трубопровода ВСТО: площадь работ 310 000 км2, сеть наблюдений 0,5×5 км, завершены в 2009 году.
3 – первые в РФ современные работы на акватории Охотского моря: площадь работ 200 000 км2, сеть наблюдений 2×20 км, завершены в 2006 году.
4 – работы на западном шельфе Камчатки (лицензионная площадь АО «Газпром»): площадь работ 17 000 км2, сеть наблюдений 1×10 км, завершены в 2011 году.
5 – съемка на шельфе Северо-Востока РФ и прилегающих территориях суши: площадь работ 920 000 км2, сеть наблюдений 2×(10÷20) км, завершены в 2014 году.
6 – съемка на лицензионных площадях АО «Роснефть» на Арктическом шельфе: общая площадь работ 636 000 км2, сеть наблюдений 4×10 км, завершены в 2015 году.
Комплекс методов
Начало использования современных аэрогеофизических методов для изучения потенциально нефтегазоносных площадей связано с внедрением прецизионных (квантовых и протонных) аэромагнитометров в 70-х годах прошлого века [5]. С тех пор аэромагнитная съемка и по объемам использования, и по информативности является основным аэрогеофизическим методом поисков углеводородов.
Примерно к этому же времени относятся первые опыты по использованию аэроэлектроразведки методом переходных процессов (АМПП, или Time Domain в западной транскрипции) [6] и аэрогамма-спектрометрии [7]. Основанием для использования этих методов послужило предположение (впоследствии доказанное на минералогическом и геохимическом уровне) о наличии зоны вторичных изменений над залежью, связанных с миграцией флюидов [7].
На прямые поиски залежей углеводородов нацелено выполнение газовой аэросъемки (дистанционное определение концентраций метана и его гомологов, некоторых циклических и ароматических углеводородов, либо суммы всех углеводородов в приземном слое атмосферы), основанное на использовании кюветных или трассовых (лазерных) газоанализаторов [8].
Резкому повышению эффективности и поисковой отдачи аэрогеофизического комплекса при изучении нефтегазоперспективных территорий способствовало использование аэрогравиметрической съемки, в современном виде начавшееся на рубеже веков [9].
Совместное использование перечисленных аэрогеофизических методов может столкнуться с определенными трудностями, связанными с технологическим конфликтом вследствие различия методических требований к выполнению тех или иных видов работ. Не вдаваясь в подробности, отметим лишь, для использования на акваториях не подходят ни электроразведка (вследствие наличия хорошо проводящей мощной толщи морской воды), ни аэрогамма-спектрометрия (вследствие экранирования гамма-излучения), ни газовая съемка (по той же причине). Таким образом, для использования на акваториях доступен комплекс аэрогеофизических методов, состоящих из аэромагнитной и аэрогравиметрической съемок.
Аппаратура
Аэромагнитометры. В настоящее время для выполнения аэромагнитных съемок используются практически исключительно магнитометры, использующие в качестве чувствительного элемента квантовые датчики серии CS (CS-3, CS-L) фирмы Scintrex (Канада). К сожалению, Россия утратила лидирующие позиции в разработке и производстве подобных приборов, которые по праву занимала вплоть до конца 80-х годов прошлого века.
Построенные на их основе аэромагнитометры характеризуются высокой точностью (чувствительность – до 0.0005 нТл), быстродействием (до 100 измерений в секунду), устойчивостью к градиенту магнитного поля (до 20000 нТл/м), широким рабочим диапазоном (17000-100000 нТл), большой активной зоной датчика, широким диапазоном рабочих температур (от -40º до +50º), высокими помехо- и виброустойчивостью и т.д. Указанные технические характеристики обеспечивают возможность выполнения кондиционных магнитных съемок вплоть до масштаба 1:5 000.
Аэрогравиметры. На сегодняшний день в мире производятся и используются для выполнения съемок аэрогравиметры серии GT – разработка российской компании «Гравиметрические технологии»; AirGrav канадской компании Sander Geophysics; «Чекан АМ» производства Санкт-Петербургского завода «Электроприбор»; Lacoste & Romberg, разработанный в одноименной компании, объединившейся впоследствии с фирмой Scintrex. Две последние системы фактически представляют собой модифицированные для выполнения аэросъемок морские гравиметры и заметно уступают по своим техническим характеристикам аэрогравиметрам GT и AirGrav, которые, в свою очередь, сравнимы по своим параметрам [10]. Однако AirGrav производится компанией Sander Geophysics исключительно для собственных нужд и не продается на сторону – можно лишь заказать компании Sander Geophysics выполнение съемок с их использованием. Таким образом, с учетом особенностей Российского законодательства на территории России выполнение аэрогравиметрических съемок требуемого качества возможно только с приборами серии GT (GT-1, GT-2, GT-X).
Основные проблемы аэрогравиметрии связаны с необходимостью измерения и учета действующих на гравиметр возмущающих ускорений ЛА, амплитуда которых может превышать полезный сигнал (аномалию силы тяжести) на 3÷4 порядка. Решение этой задачи требует использования частотных фильтров значительной (60 – 100 секунд) протяженности. Отсюда пространственное разрешение аэрогравиметрии вдоль линии полета составляет 2-8 км (в зависимости от скорости ЛА).
Опыт использования аэрогравиметрии в различных геолого-ландшафтных условиях свидетельствует, что при соблюдении определенных технических требований (см. далее) аэрогравиметрическая съемка может полностью удовлетворять кондициям масштаба 1:100 000 при использовании в качестве носителя самолета и 1:200 000 – при использовании вертолета (за счет более низкой скорости).
Навигационное обеспечение. При выполнении аэрогравиметрической съемки погрешность определения координат самолета не должна превышать первых десятков сантиметров, что достигается применением самой совершенной аппаратуры, специальных алгоритмов обработки спутниковых данных и организацией дифференциального режима работы самых современных спутниковых навигационных систем совмещенного созвездия GPS+ГЛОНАСС. Для достижения требуемых точностей позиционирования к техническим характеристикам таких систем предъявляются самые жесткие требования: фазовый режим измерений, работа минимум на двух частотах (это особенно важно в полярных широтах для учета влияния ионосферы на сигнал от спутников, низко возвышающихся над плоскостью горизонта), дифференциальный режим коррекции, частота измерений не менее 10 раз в секунду и т.п. Таким требованиям в полной мере удовлетворяют, например, двухантенные навигационные приемники JAVAD DUO G3D и антенны AvAnt производства Javad Positioning System, США.
Особенности методики съемок и обработки данных
Аэрогеофизическая съемка имеет ряд принципиальных отличий по сравнению с наземными геофизическими методами, влияющих на особенности методики выполнения работ, которые дополнительно усиливаются при выполнении работ в полярных широтах, в частности, на шельфе Арктических морей.
1. Съемка над акваторией северных морей выполняется при большой удаленности от аэропорта базирования и запасных аэропортов, в районах с неразвитой инфраструктурой, в условиях быстро меняющейся метеорологической обстановки и при отсутствии надежного метеорологического обеспечения. Это диктует, в частности, необходимость использования воздушных судов, которые позволяют обеспечить полет на малых скоростях (до 300 км/ч) в течение продолжительного времени (8-9 часов).
2. Наблюдения выполняются по системе параллельных маршрутов, ориентированных примерно вкрест простирания основных геологических структур. Расстояние между рабочими маршрутами определяет масштаб съемки. Как видно из подрисуночных комментариев к рис. 1, на суше обычно используется расстояние между рядовыми маршрутами 500 м, а на акватории – 1-2 км. Относительное разрежение сети на акватории объясняется с одной стороны – значительными размерами участков работ, а с другой стороны – более благоприятными условиями съемки (отсутствие турбулентности атмосферы), что позволяет добиваться более высоких кондиций аэрогравиметрических данных при относительно редких сетях. Выполнение съемки мельче масштаба 1:500 000 представляется нецелесообразным, т.к. получаемые в этом случае аэрогравиметрические данные будут немногим лучше по точности и пространственному разрешению, чем имеющиеся в свободном доступе данные спутниковой альтиметрии (см., например, [10]). При выборе масштаба съемки кроме того следует учитывать, что интерпретация геофизических данных обеспечивает геологическую информацию с кондициями как минимум на масштаб мельче масштаба геофизической съемки.
3. Измерения по маршруту выполняются непрерывно, с последующей фильтрацией данных. Длина фильтра в постобработке зависит от метода исследований, и если для магниторазведки применяются фильтры минимальной длины (0.3÷0.5 сек, что соответствует 25÷40 м по профилю), то для обработки данных аэрогравиметрии с целью подавления влияния на результаты измерений собственных ускорений ЛА используются фильтры длиной 100÷150 секунд (что соответствует 8000÷12000 м по профилю для скорости 300 км/ч). Использование фильтрации с такими параметрами накладывает ограничения на минимальный выделяемый размер аномалии и приводит к некоторой анизотропии измерений (разнице амплитуды аномалии в зависимости от направления маршрута). Наличие анизотропности измерений в аэрогравиметрической съемке не позволяет использовать для оценки точности измерений метод пересечений. Однако этот метод может быть использован для контроля качества маршрутов.
4. Для увязки и приведения данных в единый уровень используется система опорных маршрутов, ортогональных рабочим. Для получения равноточных значений поля силы тяжести на всей исследуемой территории необходимо, чтобы съемочные профили целиком ее охватывали, выходя за контур площади работ. Начала и концы всех профилей (рядовых и опорных), с учетом фильтрации данных при обработке, должны быть вынесены на 5 км (интервал соответствующий одной минуте полета самолета) за границы площади. В итоге, все профили удлиняются на 10 км. В результате образуется сеть маршрутов, равномерно покрывающих изучаемую территорию (рис. 2). Равномерное покрытие территории густой сетью метрологически однородных наблюдений является одним из важных преимуществ аэрогеофизических съемок.
Красный контур – границы участка работ, черные линии – съёмочные маршруты: рабочие – в меридиональном направлении, опорные – в широтном направлении, диагональные – для оценки точности аэромагнитной съемки по точкам пересечения с рабочими и опорными маршрутами.
5. Для реализации дифференциального режима коррекции навигационных данных и учета влияния вариаций магнитного поля используется сеть базовых наземных навигационных и магнитовариационных станций. Главным фактором, влияющим на эффективность решения указанных задач, является максимальная удаленность съемочных маршрутов от ближайшей базовой станции, которая не должна превышать 500 км для навигационных и 100 км для магнитовариационных задач. Последнее практически недостижимо при выполнении работ на Арктическом шельфе, в силу объективных причин. В этих условиях для корректной увязки аэромагнитных данных и обеспечения необходимого качества съемки сеть опорных маршрутов сгущают от 10 до 2-5 межмаршрутных расстояний рядовой сети. Дело в том, что измерения на рядовой и опорной сети проводятся по одной методике, с приборами одного класса, т.е. точность измерений на единичном маршруте опорной сети и маршруте рядовой сети одинакова. Таким образом, точность опорной сети может быть повышена только статистически.
В процессе дальнейшей увязки сначала уравнивается опорная сеть маршрутов по точкам пересечения с рядовой. Затем по увязанной (уравненной) сети опорных маршрутов проводится уравнивание сети рядовых маршрутов. В зависимости от метода исследования количество проводимых итераций при уравнивании и вводимый тренд различаются. Если для аэрогравиметрии используют 2-3 итерации с трендами нулевого порядка (уравнивание уровней), то для аэромагнитной съемки используется метод полного уравнивания с 5-10 итерациями для полного учета магнитных вариаций (рис. 3).
Заметим, что использование формальных математических процедур статистического уравнивания, включенных в состав большинства пакетов программ обработки данных, может привести к существенной потере информации. В частности, отчетливо просматривающиеся на карте увязанного магнитного поля (рис. 3, справа) сублинейные локальные аномалии, простирание которых практически совпадает с направлением съемочных маршрутов, при использовании формальных способов увязки безусловно будут потеряны.
6. Аэрогеофизические измерения выполняются на постоянной высоте вдоль прямолинейных съемочных профилей. Никакие изменения высоты, скорости и направления полета самолета при полете по съемочному маршруту не допускаются. Для обеспечения максимально возможного пространственного разрешения геофизических измерений комплексная аэрогеофизическая съемка проводится на минимально допустимой постоянной (в пределах маршрута) барометрической высоте, отвечающей требованиям безопасности полетов. Такая высота полетов на акваториях по Российскому законодательству составляет 300 метров над уровнем моря.
Только учет всех перечисленных выше особенностей комплексных аэрогеофизических съемок на северных акваториях и соблюдение требований к ним позволяет получить аэрогеофизические данные необходимого качества (гравиметрическая съемка с погрешностью не хуже ±0.5÷07 мГал в зависимости от масштаба, магнитная съемка – ±2.5 нТл) для решения широкого спектра геологических задач.
Решаемые геологические задачи
Методы и подходы, используемые при интерпретации аэрогеофизических данных на суше и над акваторией, практически идентичны, разве что крайний дефицит априорной информации диктует необходимость использования алгоритмов, работоспособных в этих условиях, вплоть до полного отсутствия дополнительных данных. В этой связи, а также с учетом того, что значительная доля аэрогеофизических работ на Арктическом шельфе выполнена по заказам частных компаний и не имеет свободного доступа (коммерческая тайна), возможности аэрогеофизических методов и технологий будут проиллюстрированы в т.ч. и примерами по результатам работ на других территориях.
Изучение строения фундамента осадочных бассейнов.
Сведения о геологическом строении фундамента помогают правильному пониманию процесса формирования осадочного чехла и закономерностей размещения в нем нефтяных и газовых месторождений. Важно, что ведущим аэрогеофизическим методом в решении этой задачи является магниторазведка. Дело в том, что в пределах осадочных бассейнов основная часть энергии аномального магнитного поля связана именно с верхней частью фундамента. Фактически в таких регионах аэромагнитная съемка является прямым методом его изучения.
1. Оценка морфологии поверхности фундамента. Решение этой задачи основывается на том факте, что фундамент осадочных бассейнов обычно сложен контрастными по магнитным свойствам породами, в то время как осадочный чехол представлен немагнитными и слабомагнитными образованиями. Тогда оценка глубин источников магнитного поля в скользящем окне по всей площади исследований позволит получить искомую карту глубин (альтитуд) поверхности фундамента. Важно иметь в виду, что в случае, если в фундаменте присутствуют магнитные объекты в слепом залегании (не выходящие на его эрозионный срез), либо имеются магнитные образования в составе осадочного чехла (например, вулканиты) полученная поверхность может существенно отклоняться от реальной. Такие ситуации не так часты, но тем не менее полученную в результате таких вычислений поверхность, чтобы подчеркнуть эти возможные отклонения, называют обычно главной магнитоактивной (ГМАП), либо магнитным фундаментом.
Современные методы оценки глубин источников гравитационных и магнитных аномалий основаны на анализе их спектров. Впервые определять глубины особых точек функции, описывающей аномальное поле, по ее спектру предложил В.К. Иванов в 2056 году [11]. За рубежом практически та же идея на основе анализа полей мультиблочных моделей была предложена в 1970 г. А. Спектором и Ф. Грантом применительно к магнитным данным [12]. Нами при изучении рельефа фундамента применяется обобщившая предыдущие достижения в этой области технология ROMGAS, которая входит в пакет программ СИГМА-3D [13]. Относительная точность определения глубин составляет около 10%. В частности, при изучении Московской синеклизы среднеквадратическая погрешность определения глубины кровли фундамента, оцененная по данным бурения в 394 скважинах, оказалась равной 267,5 м при глубинах фундамента в скважинах до 3500 м [14].
Конечно, точность определения глубин по аэромагнитным данным заметно уступает сейсморазведке, однако при крайне редкой сети сейсмических профилей и глубоких скважин они могут оказаться весьма полезными для заполнения лакун между пересечениями. Кроме того, во многих случаях поверхность кристаллического фундамента является плохо отражающей. В сейсморазведке в таких случаях используют понятие «акустический фундамент», имея в виду самый нижний устойчиво прослеживающийся отражающий горизонт (типичная ситуация для арктических бассейнов). В этих случаях результаты интерпретации аэромагнитных данных позволяют существенно уточнить строение осадочного бассейна.
Примером подобной ситуации может послужить южная часть Сибирской платформы, где в качестве акустического фундамента принят горизонт КВ (кровля тэтэрской свиты и ее стратиграфических аналогов). Однако здесь отдельными скважинами вскрыты рифейские отложения, практически не изученные сейсморазведкой. Наличие буровых данных о глубинах залегания кровли рифейских отложений, а также сейсмических данных о положении КВ позволило построить карту изопахит рифейских отложений. Для этого была рассчитана разность альтитуд сейсмически выраженной поверхности КВ и ГМАП, а полученные результаты приведены к поверхности рифея (рис. 4).
2. Картирование структурно-вещественных комплексов фундамента. Данные о рельефе поверхности фундамента могут быть использованы на следующем этапе интерпретации для вычисления эффективных (избыточных) значений плотности и намагниченности образований, слагающих верхнюю часть его разреза. Для этого нами используется программа REIST из упомянутого выше пакета программ «СИГМА-3D» [15], использующая модель субгоризонтального слоя с латерально изменяющейся намагниченностью. Верхняя кромка этого слоя задается по данным бурения, сейсмики, электромагнитных зондирований, либо с учетом данных, полученных с помощью программы ROMGAS. Нижняя кромка слоя, как правило, принимается горизонтальной, а ее альтитуда оценивается по спектру интерпретируемого поля, хотя в принципе и нижняя граница может задаваться на основе априорной информации.
Результатом моделирования являются две карты эффективных физических свойств фундамента: петромагнитная (полученная по магнитному полю) и петроплотностная (полученная по гравитационному полю). Их двумерная классификация (автоматическая или интерактивная) позволяет получить карту петрофизических классов (комплексов) – однородных по плотности и намагниченности образований фундамента (рис. 5). Геологическая идентификация выделенных петрофизических комплексов выполняется с использованием априорных данных о петрофизических характеристиках пород фундамента района работ, либо (при их отсутствии) по аналогии с территориями сходного строения, с учетом характерных значений физических свойств и особенностей структурной позиции каждого комплекса.
3. Объемное моделирование гравитационного и магнитного полей. Программа REIST строит интерпретационную модель, в которой эффективные физические свойства могут изменяться в пределах заданного слоя лишь по латерали. Очевидно, что природные объекты проявляют изменчивость и по вертикали, что в рамках данной модели практически не отражается.
Направление в теории интерпретации потенциальных полей, связанное с изучением послойного распределения некоторых параметров, характеризующих неоднородности в нижнем полупространстве, по данным магниторазведки и гравиразведки, получило название интерпретационной томографии [16]. При такой технологии интерпретации геофизических полей реализуется либо фильтрационный (позволяющий получить послойное распределение тех или иных компонент поля), либо аппроксимационный (позволяющий получить 3D-распределение эффективных параметров) подходы.
Мы являемся убежденными сторонниками второго подхода, основанного на последовательном послойном моделировании гравитационного или магнитного полей [17]. С его помощью строится трехмерная модель распределения физических свойств горных пород, из которой затем извлекаются отдельные разрезы или погоризонтные планы.
Представленные в такой форме данные весьма удобны для совместной интерпретации с сейсморазведкой, как по отдельным сейсмическим профилям, так и в 3D-варианте. Сейсморазведка – метод в значительной мере структурный, и наилучшим образом работает на горизонтально слоистых разрезах. Потенциальные же методы в большей степени зависят от вещественного состава пород и наиболее чувствительны к латеральному изменению свойств. Таким образом, полученные данные взаимно дополняют друг друга.
На рис. 6 приводятся примеры вертикальных разрезов 3D-моделей эффективных параметров, полученных по результатам интерпретационной томографии гравитационного и магнитного полей.
4. Картирование разрывных нарушений. Одним из важных направлений интерпретации гравимагнитных данных является картирование разрывных нарушений фундамента. В силу того, что аэрогеофизические данные покрывают изучаемые площади с весьма высокой плотностью и метрологически однородны (рис. 2), решение указанной задачи оказывается значительно более достоверным, чем по данным 2D-сейсморазведки.
Разрывные нарушения выделяются по картам эффективных плотности и намагниченности фундамента, их трансформантам (локальным составляющим, горизонтальным градиентам и т.п.), а также непосредственно по карте классификации петрофизических свойств по несогласным границам между контрастными петрофизическими классами. Дополнительно могут быть использованы специальные методы линеаментного анализа моделей, в частности, фильтрация методом главных компонент [18].
Изучение геологического строения осадочного чехла
1. Разделение полей. Ключевой проблемой при изучении относительно малоконтрастных по плотности и намагниченности образований осадочного чехла является разделение полей от разных по глубине источников в составе фундамента и чехла. Традиционный подход к решению задачи разделения полей связан с применением разнообразных трансформаций путем фильтрации (частотной селекции) в скользящих окнах, но, по нашему мнению, этот путь является тупиковым. Дело в том, что любая трансформация, как бы ее результаты ни нравились интерпретатору, неизбежно привносит принципиальные искажения в разделяемые поля. Таким образом, применение трансформаций на практике приводит к невозможности дальнейшей количественной интерпретации разделенных компонент, они могут быть применимы лишь для качественной характеристики возможных источников, причем не всегда достоверной, поскольку все без исключения трансформации неминуемо приводят к появлению множества дополнительных (часто говорят - ложных) локальных экстремумов, никак не связанных с геологическими причинами.
В этой связи для изучения элементов геологического строения осадочного чехла наиболее адекватным представляется подход, при котором выполняется редуцирование магнитного и гравитационного полей за счет влияния нижней части разреза, т.е. вычисляется разность между исходными гравитационным и магнитным полями и соответствующими полями моделей фундамента.
Остаточные магнитное и гравитационное поля, полученные в результате моделирования как неподобранная часть поля, во многих случаях оказываются весьма информативными без применения дополнительных методов анализа. Так, на рис. 7 показано остаточное гравитационное поле по одной из площадей юга Якутии. Здесь положительные аномалии остаточного гравитационного поля с высокой надежностью картируют антиклинальные структуры и связанные с ними месторождения углеводородов.
1 - месторождения УВ; 2 - локальные положительные сейсмоструктуры; 3 - границы распространения складчатых венд-палеозойских комплексов пород
На рис. 8, 1 показано остаточное магнитное поле, полученное по результатам моделирования данных аэромагнитной съемки на одном из участков Западной Сибири. Положительные аномалии малой интенсивности уверенно картируют антиклинальные структуры, к которым приурочены газовые месторождения (Ямсовейское, Юбилейное и Медвежье). Присутствие этих аномалий обусловлено изменениями пород надзалежной толщи под влиянием мигрирующих флюидов, связанными с валентными переходами железа. Наличие таких изменений над месторождениями УВ предполагалось ранее [5], а в последние годы доказано на химическом и минералогическом уровне [3].
2. Объемное моделирование и оценка морфологии субгоризонтальных границ в составе осадочного чехла. По отношению к остаточным полям могут быть использованы те же технологии обработки и интерпретации данных, какие использовались к исходным полям, например, 3D-моделирование с получением «куба» плотностей и намагниченностей для осадочного чехла, или технологию ROMGAS (см. выше) с получением альтитуд опорного горизонта в составе осадочного чехла, если таковой имеется. При обработке используются опции программы, позволяющие добиться максимальной сходимости результатов обработки с данными бурения. После расчетов выполняется корректировка полученных глубин с использованием уравнений регрессии, рассчитанных по данным бурения.
Пример такого расчета приводится на рис. 8, 2. Заметим, что более надежно задача в такой постановке решается для остаточного магнитного поля, в том случае, если в составе чехла имеется один горизонт с аномальной (пусть даже весьма незначительной) намагниченностью.
3. Картирование разрывных нарушений и оценка суммарной степени дислоцированности осадочного чехла. Для картирования разрывных нарушений в толще осадочного чехла применяются те же технические средства и способы, что и для фундамента, но в качестве исходных параметров для анализа используются остаточные гравитационное и магнитное поля. Важной информацией является установление их взаимосвязи и характера унаследованности с разломами фундамента.
Важным направлением исследований является анализ морфологии остаточного гравитационного поля. Как правило, степень его изменчивости на различных участках площади существенно различается. Логично предположить, что области с наиболее спокойным полем должны отвечать участкам, где образования осадочного чехла наиболее однородны по латерали, т.е. наименее подвержены дислокациям и фациальным изменениям. Выделение таких областей можно выполнять, например, путем расчета стандартного отклонения анализируемого поля в скользящем окне выбранного размера. Нами для этой цели используется специально разработанный для решения подобных задач интегральный фильтр, с помощью которого осуществляется вычисление нормированной суммы абсолютных значений аномального поля в окне выбранного размера [19].
Так, прямая связь между степенью изменчивости остаточного гравитационного поля и интенсивностью тектонической проработки территории была отмечена в Лено-Тунгусской провинции [20]. На территории Верхнечонского месторождения большая часть участков выклинивания коллекторов УВ (возникших в связи с засолением коллекторов) пространственно совпадает с площадями, характеризующимися повышенной степенью изменчивости остаточного гравитационного поля (рис. 9). Поскольку степень засоления коллекторов напрямую связана с проникновением соленосных растворов сверху – из зоны усольских солей через разрывные нарушения, то она является прекрасным показателем степени дислоцированности разреза.
Решение целевых задач
При наличии априорной геолого-геофизической информации (в первую очередь – данных сейсморазведки) аэрогеофизические материалы могут быть с успехом использованы для решения целого ряда специальных (целевых) задач, в т.ч. направленных непосредственно на прогноз залежей углеводородов. Для примера можно назвать следующие задачи.
1. 3D – моделирование изолированных гравитационных и магнитных аномалий с целью определения их метрических характеристик и возможной природы (интрузии, соляные диапиры, рифовые постройки и т.п.).
2. Определение распределения избыточной плотности в слое между двумя сейсмическими горизонтами (может характеризовать качество коллектора).
3. Предположительная вещественная идентификация отложений по изучению корреляционных связей мощности слоя по априорным данным и остаточного гравитационного поля, и т.п.
Аэрогеофизические технологии могут быть с успехом использованы на всех стадиях работ, направленных на поиски месторождений углеводородов. Однако максимальный эффект можно получить при использовании их на ранних стадиях опоискования, за счет точного позиционирования существенно более дорогостоящих сейсморазведки и бурения. Важнейшими преимуществами аэрогеофизических методов при работе на Арктическом шельфе являются высокая производительность и мобильность, отсутствие какой бы то ни было нагрузки на изучаемую территорию, практически неограниченная продолжительность полевого сезона (в реальности – с начала марта по конец октября), что позволяет за короткое время обследовать значительные территории. Это позволяет утверждать, что при работах на Арктическом шельфе альтернативы использованию современных аэрогеофизических методов и технологий нет.
ЛИТЕРАТУРА
1. Атаков А.И., Гололобов Ю.Н., Мавричев В.Г. и др. Оптимизация нефтегазопоискового процесса на основе комплекса современных аэрогеофизических технологий. // Тюмень. Горные ведомости, № 6(13), 2005 г., с. 82-89.
2. Бабаянц П.С., Контарович Р.С. Возможности современных аэрогеофизических методов при изучении нефтегазоперспективных территорий // Освоение ресурсов нефти и газа российского шельфа: Арктика и Дальний Восток. М-лы III Международной конференции. М., ВНИИГАЗ, 2010 г., с. 47-58.
3. Elliott P., Laharia P. The Use of Aeromagnetics and Airborne Gravity in Petroleum Exploration // 7-th International Conference & Exposition on Petroleum Geophysics “Hiderabad 2008”. Hiderabad, 2008, p-91.
4. Bodger T.R. Airborne survey techniques for oil and gas exploration // Oil and Gas Engineer - Production/Processing, 21st Feb. 2013 (http://www.engineerlive.com/content/24361).
5. Мавричев В. Г., Саар Д. А., Травников Б. П. Высокоточная аэромагнитная съёмка при изучении нефтегазоносных площадей // Сов. геология, №4, 1984, С.97-101.
6. Каменецкая Р.М., Каменецкий Ф.М., Мамаев В.А. и др. Применение аэроэлектроразведки при прогнозировании нефтеперспективных участков // Сов. Геология, №6, 1991, с. 24-28.
7. Morse J.G., Zinke R. The origin of radiometric anomalies in petroleum basins-a proposed mechanism // Oil & Gas Journal, 06/05/1995, Volume 93 Issue 23.
8. Старостин В.К., Лазарев Ф.Д., Кирплюк П.В. Газовая аэросъемка западной части Енисей-Хатангского прогиба и ее значение при прогнозе залежей нефти и газа // Геофизика. 2003. № 2. с. 64-68.
9. Могилевский В.Е. Контарович Р.С. Аэрогравиметрия – новый метод изучения труднодоступных территорий, перспективных на углеводородное сырье // Приборы и системы разведочной геофизики. Саратов. 2004. №2. с. 40-43.
10. Sandwell, Garcia, Soofi, Wessel, Chandler, and Smith. Towards 1 mGal Global Marine Gravity from CryoSat-2, Envisat, and Jason-1 / The Leading Edge, August, 2013.
11. Иванов В.К. О распределении особенностей потенциала // Успехи математических наук. 1956. т. 11. вып. 5(71). с. 67-70.
12. Spector A., Grant F.S. Statistical models for interpreting aeromagnetic data // Geophysics. 1970. v. 35. No. 2. pp. 293-302.
13. Бабаянц П.С., Блох Ю.И., Трусов А.А. Изучение рельефа поверхности кристаллического фундамента по данным магниторазведки // Геофизика. 2003. №4. с. 37-40.
14. Контарович Р.С., Бабаянц П.С., Блох Ю.И., Скловский С.А. Аэрогеофизические методы и технологии изучения объектов нефтегазового комплекса // Технологии ТЭК. 2003. №2. с. 19-27.
15. Бабаянц П.С., Блох Ю.И., Трусов А.А. Возможности структурно-вещественного картирования по данным магниторазведки и гравиразведки в пакете программ СИГМА-3D // Геофизический вестник. 2004. № 3 с. 11-15.
16. Долгаль А.С., Шархимуллин А.Ф. О гравитационной томографии и путях ее дальнейшего развития // Вестник пермского университета. 2009. Геология. Вып. 11(37). с. 114-122.
17. Бабаянц П.С., Блох Ю.И., Трусов А.А. Интерпретационная томография по данным гравиразведки и магниторазведки в пакете программ «СИГМА-3D» // Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей: материалы 31-й сессии международного семинара им. Д.Г.Успенского. М: ОИФЗ РАН. 2004. с. 11.
18. Бабаянц П.С., Трусов А.А. Программа MGK – эффективное средство картирования разрывных нарушений на основе анализа матриц распределения геофизических параметров // Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей: материалы 34-й сессии международного семинара им. Д.Г.Успенского. Москва, 29 января – 3 февраля 2007 г. с. 27-29.
19. Бабаянц П.С., Тарарухина Н.М. Особенности технологии интерпретации комплексных аэрогеофизических данных в условиях развития пород траппового комплекса // Разведка и охрана недр, 2011, №7. с. 23-31.
20. Лёвин Ф.Д. Возможности комплексных аэрогеофизических съемок при прогнозировании коллекторов углеводородов в южной части Лено-Тунгусской нефтегазоносной провинции // Разведка и охрана недр, 2011, №7. с. 44-49.
