3. Обработка и интерпретация данных

1. Методика вычисления

Обработка и интерпретация магниторазведочных данных проводилась в двух направлениях: во-первых, региональная составляющая магнитного поля подвергалась дополнительному анализу с целью выделения и описания его основных элементов (положительных и отрицательных аномалии, зон повышенных градиентов, зон смещения и перегиба изолинии) для целей структурно-геологического районирования фундамента территории месторождений; во-вторых» локальная составляющая магнитного поля, несущая информацию о неоднородностях магнито- геологического строения чехла и возможном влиянии миграционного следа углеводородов, обрабатывалась с применением специально разработанного аппарата дисперсионного и спектрально-энергетического анализа с целью выделения и количественного описания зон микромагнитных аномалий.

Эта методика обработки остаточных магнитных полей включает в себя расчёты дисперсии разностного поля, нормированной и приведенной к уровню точности рядовых наблюдений, а также серии спектральных характеристик магнитных сигналов (несущие и средневзвешенные частоты, относительные энергии сигналов в различных полосах пространственных частот, корреляционные параметры - на базе преобразования Фурье). По результатам этих расчетов построены разрезы по отдельным профилям с набором различимых параметров (рис. 6 ), схемы распределения значений различных трансформант по изучаемым площадям. Набор указанных трансформант был сформирован исходя из особенностей структуры наблюдаемых микромагнитных аномалий и вероятных физико-геологических моделей околозалежного пространства, описанных выше. При этом анализ дисперсии позволяет без особых трудностей обнаружить участки аномальной дифференциации разностных магнитных полей - один из первых поисковых признаков. Нормирование и приведение к удвоенной точности съемки позволяет отбраковать участки, на которых разброс значений может быть связан с естественной погрешностью наблюдений. Но одного этого параметра недостаточно для уверенного суждения о связи выделяемой микромагнитной аномалии с контуром нефтегазоносности. Опыт работ на различных месторождениях юго-восточной части Нюрольской впадины показывает, что такие аномальные зоны довольно часто имеют пространственную приуроченность к участкам глубинных разломов, не связанных с залежами углеводородов. Принципиально этот факт не означает отсутствие связи между микромагнитными аномалиями и миграцией углеводородов, т.к. именно над долгоживущими разрывными нарушениями фундамента формируются наиболее проницаемые для летучих компонентов зоны осадочного чехла и именно здесь следует ожидать интенсивные вторичные изменения пород и соответствующих аномалий физических полей.[6]

Рисунок 6 Графики магнитного поля и его трансформат по профилю Крапивинской площади[6]

Интерпретация данных магниторазведки складывается из геофизической интерпретации и геологического истолкования, тесно связанных между собой. Первым этапом является качественная интерпретация, позволяющая судить о местоположении пород с разными магнитными свойствами. Второй этап - количественная интерпретация, или решение обратной задачи магниторазведки, - имеет целью определение количественных параметров разведываемых геологических объектов.

При качественной интерпретации графиков, карт графиков и карт магнитных аномалий ведется их визуальное выделение. При этом обращается внимание на форму изолиний, их простирание, ширину, соотношение положительных и отрицательных аномалий, абсолютные значения максимумов и минимумов. Далее, используя сведения о магнитных свойствах пород, устанавливают связь тех или иных аномалий магнитного поля с определенными геологическими образованиями.

Количественная интерпритация. Аппроксимация аномалесоздающих объектов телами простой геометрической формы, определение их глубины, размеров, точного местоположения, интенсивности намагничения - основная цель количественной (расчетной) интерпретации, или решения обратной задачи магниторазведки. Математически решение обратной задачи магниторазведки неоднозначно, так как похожие аномалии могут быть созданы геологическими телами разной формы, размеров и интенсивности намагничения. Для более однозначной интерпретации магнитных аномалий, и, в частности, оценки размеров тел, необходимо знать интенсивность намагничивания тел  , определяемую по измерениям магнитной восприимчивости образцов (  ), значениям напряженности поля Земли  , а также дополнительные геологические сведения о наиболее вероятной форме объектов.[1]

2. Основные рабочие формулы для расчёта

В основу расчета аномальных магнитных полей и количественной интерпретации магниторазведочных данных положено представление об однородной намагниченности геол. тел, создающих магнитные аномалии, справедливое в реальных условиях с достаточной для практики точностью. Для однородной намагниченности теоремой Пуассона устанавливается связь между гравитационным и магнитным потенциалами:

где и — магнитный потенциал тела, создающего аномалию;

 1х, 1у, Iz, — составляющие вектора намагниченности 

I; v — гравитационный потенциал тела при плотности 1/6·10⁸ г/см³. Составляющие вектора напряженности аномального магнитного поля получаются дифференцированием выражения для магнитного потенциала по соответствующим координатам (аΔT_a), представляющим собой проекцию вектора Т_a на направление нормального магнитного поля Земли — дифференцированием по направлению Т₀. Формула Пуассона лежит в основе почти всех расчетов аномального магнитного поля. [1]

4.3.3. Погрешность магнитной съемки и способы представления результатов

Контроль качества проведенных магнитных работ осуществляют путем постановки независимых контрольных наблюдений, выполняемых в объеме до 5 %, от общего числа точек, желательно другим прибором и оператором и обязательно в другое время, например в конце полевого сезона. Среднюю квадратическую погрешность работ определяютпо стандартной формуле

где δ — разница основного и контрольного отсчетов на i-й контрольной точке; п —общее число контрольных точек.[1]

4. . Полевая обработка результатов

Полевая обработка магнитометрических данных включала в себя ведение полевой документации, расчет приращений магнитного поля относительно контрольного пункта, снятие вариограмм поля и их графическое изображение, расчеты исправленных за вариации приращений магнитного поля, построение плана графиков аномального магнитного поля, оперативный контроль над качеством съемки по результатам контрольных измерений.

Наблюдение вариаций магнитного поля за весь период полевых работ указывают, что естественные изменения поля приводит к колебанию его уровня в пределах 30 нТл с плавным последовательным изменением, причем градиент во времени редко превышает 8 нТл за 1 час. Интенсивное нарастание амплитуды поля происходит в утреннее (с 8.00 до 10.00 часов) и вечернее (с 18.00 до 21.00 часов) время. В дневное время уровень геомагнитного поля колеблется в пределах 10 нТл. Поэтому при проведении магниторазведочных работ возможен учет вариаций линейным способом по системам опорных пунктов, без существенного снижения точности.[6]

4. Выходная информация и её представление обработка

По результатам полевых наблюдений были получены планы графиков и планы изодинам индукции исходного аномального магнитного поля исследуемых участков. Эти материалы послужили отправной информацией для решения вопроса об информативности наземной магнитной съемки при прогнозировании сложнопостроенных ловушек углеводородов, в том числе и неантиклинального типа, на примере Крапивинского месторождения.[6]

4. Результаты магниторазведочных исследовании

Для анализа результатов магниторазведочных работ были использованы планы графиков, планы изодинам (рис. 7) индукции аномального магнитного поля, а также схемы распределения различных трансформант остаточного магнитного поля,(рис. 6) полученные на основе дисперсионного и спектрального преобразований для информативных компонентов.

Рисунок 7 Вырезка из плана изодинам магнитного поля Крапивинского месторождения[6]

Региональное магнитное поле получено в результате скользящего осреднения исходных магнитных данных.При обработке была использована серия радиусов осреднения, из которых предпочтение было отдано осреднению со скользящим окном 600 м. Обоснованием выбора данного окна анализа послужили результаты тестовой обработки по отдельным профилям, а также по площади района исследовании. Сравнительный анализ материалов, приведенных по данным осреднения с различными окнами показывает, что при больших размерах окна индивидуальные особенности поля, в частности зоны смещения и перегиба изолиний, нивелируются; само поле становится более гладким и его можно использовать только для выделения участков отрицательных и положитеьных аномалий, простирания их осей и районирования территории по самым общим признакам. Даже положение зон градиентов регионального магнитного поля из-за его гладкости оказывается смещенным. При малых радиусах осреднения, пригодных для разделения регионального и локального полей, региональное поле оказывается в достаточной степени дифференцированным по самым общим признакам и сохраняет важные для интерпретации индивидуальные особенности. Кроме того, малые размеры окна осреднения обеспечивают наименьшие потери информации в краевых частях профилей.

В результате анализа и обобщения полученных материалов был построен план изодинам регионального магнитного поля с сечением изолиний 10 нТл, пригодный для целей интерпретации (рис. 8).

Рисунок 8 Вырезка из плана изолиний относительной энергии остаточного магнитного поля в полосе частот 2 10^-1 км[6]

Региональное магнитное поле Крапивинского участка характеризуется достаточно большим интервалом изменения - от +100 нТл до «150 нТл. Главной его особенностью является ярко выраженная волнообразность, выраженная в последовательном чередовании положительных и отрицательных аномалий в направлении с юго-запада на северо-восток. Наименьшие значения индукция магнитного поля приобретает в 'центральной части площади (участок северо-восточного склона Западно-Крапивинского поднятия), а наибольшие - в северо-западной (Долгое поднятие) северо-восточной оконечности (собственно Крапивинское и Брусничное локальное поднятия). Здесь выделяется серия крупных по своим размерам положительных и отрицательных аномалий, имеющих согласованное северо-западное простирание и позволяющих районировать Крапивинское месторождение и сопредльные области на четыре основных блока. Размеры аномалий и соответствующих им блоков составляют в плане 7-12 км, сами аномалии отличаются сложной конфигурацией со значительными искажениями рисунка изолиний. Наибольшие искажения наблюдаются на севеpo-восточном фрагменте площади (район сочленения Крапивинского и Постниковского локальных поднятий), где наблюдается сочетание аномалии северо-западного и северо-восточного простираний.

Сопоставление полученного плана изодинам со структурной картой по горизонту IIа показывает, что само Крапивинское поднятие локализовано своей северной частью в зоне положительной аномалии и по своей конфигурации удовлетворительно сопоставляется со структурой магнитного поля.

В юго-западной части локальные купола Крапивинского поднятия сосредоточены в пределах отрицательной аномалии и имеют близкий по конфигурации контур. Это позволяет предположить, что данное поднятие приурочено к эрозионно-тектоническим выступам фундамента, имеющего на данном участке гетерогенную природу.

Основными элементами регионального магнитного поля являются положительные и отрицательные аномалии, зоны градиентов и зоны смещения и перегиба изолиний. В то время, как первые две приурочены обычно к областям пород различного литологического состава, последующие картируют границы этих областей, чаще всего тектонической природы. Данные элементы магнитного поля вынесены на схему результатов анализа (рис. 9) [6]

Рисунок 9 Вырезка из схемы сопоставления геолого-геофизического материала с элементами прогноза нефтегазоносности[6]

Анализ полученной схемы элементов геомагнитного поля показывает, что они образуют закономерную блоковую систему с характерными северо-восточными и северо-западными простираниями. Размеры блоков составляют от 5 до 10 км в плане, что соответствует современным представлениям о тектонической структуре фундамента. При сопоставлении со структурным планом по горизонту Па необходимо отметить, что отдельные участки зон градиентов и зон смещения практически совпадают с характерными особенностями рисунка рельефа границы Па. Такое сочетание элементов магнитного поля и особенностей строения погребенного рельефа, учитывая унаследованность развития структур чехла, свидетельствует о тектонической природе и возможном сопоставлении элементов магнитного поля (зон градиентов и зон смещения изолиний) с участками тектонических нарушений, проникающих из фундамента в чехол.

Кратко суммируя полученные результаты, необходимо отметить, что наиболее четкими аномальными признаками являются поля распределения -носительных энергий локального магнитного поля в различных полосах частот (рис. 8), поле несущих частот магнитных сигналов и нормированная дисперсия.

Критические уровни, принятые для выделения аномальных зон трансформант локального магнитного поля, пространственно приуроченных к залежам углеводородов.

В целом на данной площади выделена серия комплексных аномалий, различных по своей конфигурации и ориентировке в плане. Основные из них локализованы на юго-западном склоне Крапивинского и северо-восточном склоне Западно-Крапивинского поднятий, имея определены структурный контроль и охватывая большинство продуктивных скважин. При сопоставлении с элементами регионального магнитного поля эти аномалии ограничиваются зонами предполагаемых разрывных нарушений. Вероятно, такая локализация аномалий связана с тем, что в формировании залежей углеводородов большое участие принимает тектоника фундамента. Сопоставление полученных комплексных аномалии с результатами бурения и испытания скважин показывают удовлетворительную сходимость» подтверждая правомерность принятой априорной модели распределения магнитных свойств пород в ореоле нефтяных месторождений (таблица 2). [6]

Таблица 2

Результаты сопоставления данных магнитной съемки и испытания скважин [6]

№ скважины	Результаты испытания скважин (пластЮ1)	Наличие комплексной магнитной аномалии
Р-208	непродуктивная	+
Р-202	непродуктивная	+
Р-201	продуктивная	+
Р-207	продуктивная	+
Р-211	продуктивная	-
Р-205	продуктивная	+
Р-190	продуктивная	+
Р-203	продуктивная	+
Р-206	непродуктивная	-
Р-192	продуктивная	+
Р-199	продуктивная	-
Р-191	непродуктивная	+
Р-196	продуктивная	+
Р-195	продуктивная	+
Р-204	продуктивная	+
Р-209	непродуктивная	+
Р-193	непродуктивная	-
Р-198	продуктивная	+
Р-197	продуктивная	+

Положительный результат достигнут в большинстве случаев. Это показывает степень информативности полученного набора признаков и выделенных аномальных зон, а также возможности прогнозирования залежей углеводородов по данным высокоточной магниторазведки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе работы над курсовым проектом была изучена Крапивинская площадь, приуроченная к Каймысовскому своду, Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции.

В геологической части работы изучено геологическое и тектоническое строение площади. Каймысовский свод относится к структуре I порядка, осложнённая более мелкими структурами II и III порядка. В тектоническом строении принимают участие терригенно-осадочные метаморфизованные образования мезозойской и кайнозойской систем. Промышленная нефтегазоносность установлена в двух песчаных пластах горизона Ю₁ васюганской свиты.

В геофизической части рассмотрен комплекс магниторазведочных работ на Крапивинской площади. Изучив основные магнитные свойства пород на исследуемой площади, установлена связь различных аномалий магнитного поля с определёнными геологическими образованиями. Для измерения необходимых параметров использовались высокоточные магнитометры, отработано 63 профиля, ориентированных вкрест простирания. Поле чего были построены планы изодинам, планы изолиний, схемы распределения различных трансформант остаточного магнитного поля, а также изолинии относительной энергии остаточного магнитного поля, схемы сопоставления геолого-геофизического материала с элементами прогноза нефтегазоносности.

Таким образом, анализ результатов магнитораз ведочных работ на сложнопостроенном Крапивинском местрождении свидетельствует о достаточно широких возможностях метода для целей локального нефтепрогноза. Основным условием его успешного применения является ориентированность процедур обработки и интерпретации на конкретный поисковый объект. Комплексирование

Стоит отметить, что магнитная съемка представляет собой один из наиболее экономически выгодных и экологически "чистых" методов, а также позволяет решить комплекс задач, связанных с исследование сложнопостроенных залежей углеводородов, в том числе и неантиклинального типа.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Воскресенский Ю.Н. Полевая геофизика: учебник для вузов, РГУ Нефти и Газа — М., Недра, 2010. — 479 с.

2. Географические карты мира , http://map1.msk.ru/)

3. Гео Джет, http://geoget.ru/

4. Групповой рабочий проект № 413 на строительство эксплуатационных скважин Крапивинского месторождения / Томский научно-исследовательский и проектный институт нефти и газа ОАО «ТомскНИПИНефть», 2010г.

5. Кравченко Г.Г. автореферат Модель формирования продуктивных пластов горизонта Ю1 Крапивинского месторождения нефти (юго-восток Западной Сибири, 2010г.

6. Меркулов В.П. Отчёт о научно-исследовательской работе «Оценка возможностей магниторазведки при поисках углеводородов в неантиклинальных ловушках» / ВУЗ – ГЕОФИЗИКА, Томск, 1996г.

7. Стратиграфия нефтегазоносных бассейнов Сибири: В 9 кн. / Российская академия наук. Сибирское отделение; Институт геологии нефти и газа;Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья; Под ред. А. Э. Конторовича. — Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2000.

8. Сурков B.C. Тектоника юго-восточной части Западно-Сибирской низменности по геофизическим данным.- В кн.: Тектоника Сибири. Новосибирск, 1962, т.1, с.123-129.