Сейсмостратиграфия. Геологическое истолкование параметров сейсмофаций. по Р.М. Митчем мл., П.Р. Вейл, Дж. Сангри, 1982)

Переход на цифровую регистрацию и системы многократных пере-

крытий при полевых наблюдениях, непрерывно совершенствующаяся цифровая обработка и интерпретация обеспечили существенное расшире-ние круга вопросов, решаемых сейсморазведкой на нефтегазоносных тер-риториях. Во многих из них задачи поисков маломерных и неструктурных залежей уже давно стояли на переднем плане, но практика показала, что сугубо геофизическое формализованное решение этих задач, не увязанное

М геологическим обеспечением, мало эффективно.

1977 году из печати вышла книга американских геологов "Сей-смическая стратиграфия" под редакцией Ч. Пейтона (перевод с англ. - М.: Мир, 1982. - 846 с.), положившая начало новому направлению в сейсмо-разведке, получившему название "сейсмостратиграфия". Целью ее являет-ся "изучение стратиграфии и фациального состава осадочных толщ по-средством интерпретации данных сейсморазведки" (с. 215). В отличие от структурной сейсморазведки, где картируются формы подземного рельефа по отражающим горизонтам, сейсмостратиграфия предлагает картировать сейсмическими методами геологические тела - фации, формации и пласты. В нашей стране структурно - вещественное направление в сейсморазведке разрабатывали: Н.Я.Кунин, Е.В.Кучерюк (1984), Ф.И.Хатьянов (1982, 1985), И.А.Мушин, Ф.И.Хатьянов, Л.Ю.Бродов (1985), О.М.Мкртчян, Л.Л. Трусов и др. (1987).

сейсмостратиграфии при визуальном анализе сейсмических разре-зов конфигурации сейсмических отражений и геометрические формы, об-разующиеся при различных вариантах прослеживания отражений, истол-ковываются с помощью понятий и терминов, принятых в стратиграфии и литологии. По конфигурации отражения объединяются в следующие ос-новные группы: параллельные, субпараллельные, расходящиеся, бокового наращивания, хаотические и отсутствия отражений (рис.48). Группа отра-жений, имеющих конфигурацию бокового наращивания, подразделяется на подгруппы сигмовидных, косослоистых, сложных сигмовидно - косослои-стых, черепицеобразных и бугристых клиновидных отражений. Непрерыв-ность отражений тесно связана с непрерывностью пластов, с их развитием на большой площади.

привлечением данных бурения на сейсморазрезах диагностируют-ся и отрисовываются стратиграфические границы: границы свит, форма-ций, литофаций, несогласий, оконтуриваются литологически и генетически единые тела типа рифовых массивов, песчаных баров, погребенных реч-ных долин, дельт, шельфовых склонов и других палеогеоморфологических элементов. В результате таких преобразований сейсморазрез приобретает геологическое содержание и называется сейсмогеологическим профилем (рис.49). Каркасной основой таких построений (моделей) являются колон-ки скважин, фактографической основой - сейсмоотражающие границы, идейной основой - теория седиментогенеза, палеотектоника, палеогеомор-фология. Картируемые геологические объекты называются сейсмофаци-альными комплексами (СФК) и сейсмофациальными единицами (СФЕ). Стратиграфическая принадлежность отражений выясняется методом увяз-ки результатов сейсморазведки со скважинными данными. Прослеживание выделенного осадочного тела по площади производится по сейсмическим данным от профиля к профилю.

Основной единицей измерения в сейсморазведке является длина сейсмической волны. От нее зависит разрешающая способность, под кото-рой понимается способность различать соседствующие объекты друг от друга. На малых и средних глубинах скорость сейсмической волны состав-ляет 800 - 2000 ^м/с, частота - около 50Гц, длина волны - 30 - 40м, разреша-ющая способность ¹/8 - ¹/4 длины волны. На больших глубинах скорость волны достигает 5000 - 6000 ^м / с, частота сокращается до 20 Гц, длина волны возрастает до 250 - 300 м.

увеличением пористости пород скорость волны сокращается. Ав-торы отмечают, что неоднозначность интерпретации сейсмических мате-риалов всегда сохраняется: "При современном уровне разрешенности от-ражающий горизонт соответствует пачке слоев с минимальной мощностью

В несколько десятков метров". При привлечении электрических и радиоак-тивных методов каротажа пласт можно дифференцировать на пропластки мощностью до 1м. Разрешающую способность сейсморазведки можно по-высить, увеличив частоту волн, но для этого нужны высокочастотные ис-точники и регистраторы волн.

Сейсмофациальные комплексы(СФК), выделяющиеся на сейсмораз-резах, рассматриваются как аналоги осадочных комплексов, как генетиче-ские образования, отложившиеся в течении одного эпизодического собы-тия. Границами их являются несогласия и эквивалентные им согласные поверхности. Мощность их исчисляется десятками и сотнями метров. Каждый комплекс имеет свойственные только ему особенности (рис.50). Для осадочных комплексов морского происхождения характерно равно-мерное параллельно - слоистое чередование отражающих границ. Осадоч-ные комплексы неморского происхождения состоят из чередующихся сло-ев песчаников и глин, не выдержанных по простиранию, на сейсморазрезах

изображающихся прерывистыми линиями отражающих границ. Для треть-его типа осадочных комплексов характерно клиноформное (косослоистое) строение, обусловленное боковым наращиванием слоев в сторону глубо-ких участков морского бассейна. К четвертому типу относятся сейсмоком-плексы с хаотическим рисунком сейсмических отражений, в расположении которых закономерности отсутствуют. Такая картина характерна для оса-дочных комплексов , состоящих из песчано - алевритовых пород с редкими прослоями глин, не выдержанных по простиранию.

Рис. 48.Типы сейсмофаций по конфигурации отражений на сейсмопрофилях(поР.М.Митчем мл., П.Р.Вейл, Дж. Сангри). Из книги "Сейсмическая стратиграфия",1982.

Сейсмические отражения; 1 – паралельные; 2 – субпаралельные;

3 – расходящиеся. Рисунки, образуемые сейсмическими отражениями при боковом

наращивании осадочных тел по клиноморфным поверхностям:

3. – сигмовидный; 5 – косослоистый; 6 – сигмовидно-косослоистый;

7 – черепицеобразный; 8 – бугристый; 9 – холмистый; 10 – хаотический;

11 – отсутствие отражений

Рис. 49.Сейсмогеологическая модель Нежданной площади(Западная Сибирь).Профиль 21, сейсмопартия 1/88-89. Составил В.Я.Гидион,1990

Рис. 50.Временной сейсмический разрез Мохового месторождения(Западная Сибирь,Сургутский район) по широтному региональному профилю. Сейсмогоризонты

5.сейсмокомплексы (геологическая интерпретация по Е.М.Максимову, 1990)

Сейсмофациальные единицы(СФЕ) являются сейсмическими анало-гами литофаций. При этом используются понятия и термины, принятые при анализе условий и энергетики среды осадконакопления: сейсмофация рассматривается как генетически единое осадочное образование, но рангом ниже, чем сейсмокомплекс.

Рис.51.Сейсмофациальные единицы,выделенные по конфигурации отражающихграниц на сейсмопрофилях

(по Р.М.Митчем мл. П.Р.Вейл, Дж. Сангри.

Из книги "Сейсмическая стратиграфия",1982):

Холмообразные сейсмофациальные единицы:1-одиночный холм;2-сложный холм; 3-оползневый холм; 4-асимметричный холм с огибающими волнами; 5-холмы волни-

стые (бегущей волны); 6-с несогласным наслоением. Карбонатные холмы: 7-рифовый холм с повышенной скоростью;

8-однородный риф с облеканием; 9-край карбонатной банки с пониженной скоростью;

10-однородный риф с дифракциями.

Рис.52.Заполняющие сейсмофациальные единицы(по Р.М.Митчем мл.,П.Р.Вейл,Дж.Сангри. Из книги "Сейсмическая стратиграфия",1982):

1 – заполнение с горизонтальным налеганием; 2- с холмистым налеганием;

3- заполнение с расхождением границ; 4- боковое заполнение;

5- хаотическое заполнение;6- сложное заполнение

На сейсморазрезе выделяется как группа сейсмических отражений, обладающих определенным сочетанием таких характеристик, как конфи-гурация отражающих границ, амплитуда, непрерывность, частота и интер-вальная скорость, отличающихся от характеристик соседствующих групп. По форме СФЕ классифицируется на покровные, покровно - облегающие, клиновидные, типа "банки", линзовидные, холмообразные и заполнения эрозионных врезов (рис.51, 52). Конфигурации границ (отражений) позво-ляют установить внутреннее строение , основные характеристики напла-стований, по которым можно судить о процессе седиментации, размывах, перерывах и палеорельефе, литологическом составе отложений. Хаотиче-ские отражения характерны для сейсмофаций, образовавшихся в изменчи-вой высокоэнергетической среде, отсутствие отражений - для интрузивных соляных и однородных рифовых массивов, мощных неслоистых песчаных и глинистых толщ.

Сейсмофациальный анализ ориентирован на поиск и разведку не-структурных ловушек и экранированных залежей углеводородов, образу-ющихся в зоне выклинивания пластов - резервуаров вверх по восстанию. Поэтому большое внимание уделяется выявлению и прослеживанию на сейсморазрезах границ несогласий, выклинивания пластов, сейсмофаций. (рис.53, 54). По форме различаются два вида несогласий: кровельное и по-дошвенное (рис.55). Кровельное несогласие можно выявить на сейсмиче-ском разрезе по угловому несогласию между отражениями от пластов ни-жележащей толщи, срезанной этой поверхностью, и отражениями от пла-стов вышележащей толщи.

Рис.53.Основные типы несогласий(по К.Данбару и Дж.Роджерсу, 1962)

Рис. 54.Основные границы несогласий(по И.А.Мушину и др., 1990):

а,б,в, - эрозионное структурное несогласие; г, д- эрозионное неструктурное несогласие (врезы);

Седиментационные несогласия: е – в кровле более древнего комплекса, ж – налегания, з – прилегания, и – согласного залегания.

Границы: 1 – слоев; 2 - седиментационного несогласия; 3 - эрозионного несогласия

Подошвенное несогласие выражено в форме прилегания или налега-ния на размытую поверхность древних толщ. Если различие в значениях акустической жесткости на контакте двух толщ выражено резко, то по-верхность несогласия на сейсморазрезе будет изображаться четким непре-рывным или прерывистым отражением. Амплитуда отражений несет ин-формацию об изменении скорости и плотности на границе раздела пород. По конфигурации сейсмических отражающих границ определяется гео-метрическая форма пластов, слагающих сейсмофацию, обстановка и ход осадконакопления. Форма сейсмофациальной единицы определяется кон-фигурацией ее внешних поверхностей. Двумерные ее рисунки, получаемые для сети сейсморазведочных профилей, можно объединить в трехмерную модель.

Рис. 55.Угловое несогласие в подошве сейсмического комплекса:

а, б-налегание; в, г-подошвенное прилегание (по Р.М.Митчем мл., П.Р.Вейл, Дж. Сангри. Из книги "Сейсмическая стратиграфия",1982)

Формы и строение сейсмофациальных единиц. Как уже отмечалось выше, сутью сейсмофациального анализа является истолкование конфигу-рации отражений для восстановления энергетики процесса осадконакопле-ния. Было установлено, что осадочные толщи, сформированные в разной энергетической обстановке среды, имеют разные пространственные формы

8. внутреннее строение, разные сейсмические характеристики: конфигура-ции отражений, непрерывности, частоты, интервальной скорости волн, по которым можно судить о литологическом составе пород, типе переслаива-ния и фациальных условиях их образования (рис.56).

7. границах седиментационных бассейнов, примыкающих к океани-ческой впадине, как например, в бассейне Мексиканского залива, амери-канские геологи выделяют три группы фаций (сейсмофаций): 1) шельфо-вые; 2) окраины шельфа и летерально наращиваемого склона; 3) склона и дна впадины.

Рис. 56.Типы сейсмофаций в юрско-нижнемеловых отложениях платформенного чехлаЗападно-Сибирской плиты (по В.А.Корневу, 2000):

1-высокоамплитудная субпараллельная; 2-переменноамплитудная субпараллельная; 3-с хаотическим типом записи; 4-заполнения (холмистая или линзовидная);

5-косослоистая (в юрских отложениях); 6-с бугристым рисунком записи; 7-сигмовидная; 8-косослоистая (в нижнемеловых отложениях); 9-линзовидно-косослоистая; 10-12-аномальных разрезов баженовской свиты (сейсмогоризонт Б); Т - сейсмогоризонт в кровле тюменской свиты.

Шельфовые сейсмофации на сейсморазрезах изображаются парал-лельными или слаборасходящимися отражениями, образуют обширные покровы или клинья на равномерно погружающемся шельфе. Непрерыв-ные отражения с большими амплитудами характерны для переслаивания отложений, накопленных в высоко - (песчаники) и низкоэнергетической (глины) обстановках, распространенных на значительной площади. Низко-амплитудные отражения характерны для однородных глинистых толщ, накапливающихся на далеком удалении от берега.

Их осаждение определялось факторами морского волнения и транс-портировкой глинистых частиц низкоскоростными потоками. Высокоам-

плитудные сейсмофации соответствуют отложениям пляжей, береговой полосы.

Сейсмофация холмообразной формы имеет локальное распростране-ние, интерпретируется как отложения баровых систем или дельтовых ло-пастей, образующихся на погружающемся шельфе. Ее отличительной чер-той является внешняя форма, дугообразные отражения в кровле, пологое прилегание в подошве.

Дельтовые косослоистые сейсмофации относятся к фациям бокового наращивания склона впадины с подошвенным прилеганием слоев внизу и кровельным несогласием вверху. В поперечном разрезе они имеют формы наклонных линз, наложенных друг на друга (рис.57). Такие первично-наклонные слои и пачки склонового типа были названы клиноформами. Верхняя часть клиноформы называется ундаформой. Она формировалась в высокоэнергетической прибрежно-морской или континентальной обста-новке дельтовой платформы, состоит из песчано-алевритовых пород. Средняя часть клиноформной пачки (собственно "клиноформа") имеет наиболее крутой наклон ( до 10 градусов), увеличенную мощность. Она об-разовалась на подводном склоне дельты, получившем наименование аван-дельты, состоит из переслаивания песчаников, алевролитов, глин. Нижняя часть клиноформы называется фондоформой, она образовалась в подножье дельты, имеет сокращенную мощность, состоит из глин, по простиранию переходит в донные отложения.

Рис. 57.Палеоструктурное положение песчаных тел клиноформного пласта АС12При-обской нефтеносной зоны (Западная Сибирь) на начало аптского века. Составили Ю.Н.Карогодин, С.В.Ершов, 1996г.

Отложения: 1-песчаные; 2-песчано-алевритовые; 3-алеврито-глинистые; 4-глинистые

8. плане косослоистые сейсмофации часто имеют форму веера или множества вееров-конусов выноса, в сумме представляющих собой круп-ные осадочные комплексы. Отражения наклонены в направлении регио-нального погружения пластов, к центру впадины. Наиболее высокоампли-тудные и непрерывные сейсмические отражения наблюдаются в верхней части клиноформной фации. Сейсмические отражения прекращают про-слеживаться по мере прилегания к кровле и подошве. Количество песчано-го материала и толщина песчаных слоев зависит от условий привноса тер-ригенного материала из областей питания. При длительном стабильном тектоническом режиме дельтовые фации продолжают накапливаться на протяжении миллионов лет, широким фронтом продвигаясь к центру бас-сейна. Интенсивное поступление терригенного материала обеспечивает относительно быстрое заполнение впадины. Так объясняется образование клиноформного сейсмокомплекса.

Сейсмофации континентальной равнины. Бассейны морского типа в направлении к континенту постепенно переходят в речно-озерно-болотистые седиментационные бассейны. В переходной зоне располагается дельтовая равнина, наблюдается чередование морских и континентальных отложений. Неморские фации представлены множеством прерывистых песчаных и гли-нистых пластов речного и озерно-болотного происхождения, характеризуют-ся прерывистыми отражениями переменной амплитуды. Широко распро-страненные по площади углистые глины болотных маршей генерируют четко непрерывные высокоамплитудные отражения.

Анализ показывает, что бассейны континентального осадконакопле-ния значительно отличаются друг от друга по литологическому составу, внутреннему строению и сейсмическим параметрам. Например, в Западно-

Сибирском нефтегазоносном бассейне в составе нижне-среднеюрского сейсмокомплекса преобладают углистые глины и выдержанные сейсмиче-ские отражения, а в апт-альб-сеноманском сейсмокомплексе преобладают пески, прерывистые и хаотические отражения. Современные методы сей-сморазведки не позволяют диагностировать по сейсморазрезу фациальные тела малых размеров, каковыми являются песчаные линзы озерного и реч-ного происхождения.

Морские косослоистые сейсмофации. В направлении к океану шельф переходит в континентальный склон. В этой окраинной зоне шельфа и ла-терально наращиваемого склона обычно отлагаются косослоистые (клино-формные) мощные морские отложения в низкоэнергетической обстановке.

10. составе отложений доминируют тонкообломочные (глинистые) породы. На сейсморазрезах они изображаются отражениями сигмовидной формы в виде буквы "S", ориентированными косо по отношению к выше и нижеле-жащим сейсмокомплексам. Клиноформа плавно прилегает к подошве и кровле, где она смыкается с шельфовыми фациями параллельного типа. Отражения сигмовидной формы имеют отчетливо выраженную непрерыв-ность, средние и высокие амплитуды, наклонены в сторону океанической впадины.

Сейсмофации дна бассейна. Состав впадинных отложений зависит от степени их глубинности и удаленности от береговой зоны. Во впадинах океанического типа господствующее положение занимает покровно-облегающая сейсмофация, представленная серией параллельных отраже-ний, налегающих на поверхность палеорельефа. Отражения выражены четко, непрерывно. По составу это пелагические глины, биогенные глины, по простиранию переходящие в фации подводного склона, и глубоковод-ных конусов выноса подножья склона, образованных мутьевыми потока-ми. Перенос терригенного материала в мутьевых потоках осуществляется по подводным каньонам под действием силы тяжести. Конусы выноса вы-являются по характерной веерной внешней форме и хаотическим отраже-ниям от внутренних границ. Толщина конуса выноса достигает 200-300 м. Другой разновидностью донных сейсмофаций являются холмообразные удлиненные тела, напоминающие дюны. Они образуются придонными водными течениями из материала, доставлемого мутьевыми потоками.

Рифовые сейсмофации. Карбонатные биогермные массивы пред-ставляют собой высококачественные коллекторы углеводородов в США, Канаде, Мексике, Северной Африке, Юго-Восточной Азии, Ближнем Во-стоке. Они являются идеальными объектами для геологической интерпре-тации материалов сейсморазведки МОВ. Различаются несколько типов карбонатных построек:

карбонатные постройки столбчатой формы, изометричные в

плане;

барьерные рифовые постройки, в плане имеющие линейные формы;

10. изолированные плосковершинные карбонатные постройки мелко-

водья;

11. банки-бистромы - слои скелетных остатков, постепенно перехо-дящие во вмещающие толщи;

12. карбонатные постройки окраины шельфа линейной формы. Биогермы имеют холмообразные формы. Критерием прямого опре-

деления их формы и размера служат отражения, получаемые от кровли и бортов массива. В вышележащих слоях четко проявлены явления облека-ния массива и антиклинальная форма отражений. Породы рифового масси-ва и вмещающих его толщ значительно различаются по таким сейсмиче-ским параметрам как амплитуда, частота, непрерывность отражений, ин-тервальная скорость. Количественный их анализ проводится с применени-ем компьютерных технололгий.

Далее в книге «Сейсмическая стратиграфия» (том 2) приводятся образцы количественной геологической интерпретации сейсмических материалов на примере конкретных регионов и месторождений США. Этой же проблеме посвящена книга "Структурно-формационная интер-претация сейсмических данных" (И.А.Мушин, Л.Ю.Бродов, Е.А.Козлов, Ф.И.Хатьянов-М.: Недра, 1990, -299с.). Отмечается, что к настоящему времени разработаны пакеты прикладных программ структурно-формационного анализа и структурно -формационного прогнозировния "с использованием ЭВМ не только как мощного средства вычислений и собственно моделирования, но и как средства для количественной опти-мизации , как накопителя коллективного опыта геологического модели-рования и интерпретации" (с.18). При построении геологических моде-лей кроме сейсмических материалов привлекаются каротажные диа-граммы скважин, результаты исследования керна и геологические тео-рии: циклической седиментации, палеотектоники, палеогеоморфологии, системный подход и др.

Первой обобщающей работой по сейсмостратиграфии Западной Си-бири стала книга "Сейсмогеологический анализ нефтегазоносных отложе-ний Западной Сибири"/О.М.Мкртчян, Л.Л.Трусов, Н.М.Белкин, В.А. Дег-тев.- М.:Наука,1987.-126с./ Для отдельных месторождений и нефтегазонос-ных районов этого региона сейсмогеологические модели были построены Л.Ш.Гиршгорном (1985), Л.Я.Гидионом (1988,1989), О.М. Мкртчяном и др.(1990), А.А.Неждановым и др.(1992), В.А.Корневым (1979), Ю.Н.Карагодиным (1985,1997), В.И.Кузнецовым (1997) и др. В настоящее время ведутся работы по совершенствованию метода, в частности, по по-вышению разрешающей способности с использованием высокочастотной составляющей сейсмических волн на стадиях регистрации и обработки. В.И.Кузнецовым (1998) отмечается, что основные потери высокочастот-ных компонент волнового спектра происходят в процессе обработки мате-риала. Для повышения разрешающей способности метода по вертикали

предлагается сократить шаг квантования сигналов до 2мс, по латерали - сгустить шаг точек анализа, применять метод волновой миграции при об-работке материалов. Предлагается использовать динамические параметры волн: амплитуды отражений, формы отраженного сейсмического импуль-са, интервальные скорости.

Рис. 58.Пластовое сечение в интервале1570-1590миллисекунд трехмерного волновогополя. Видны формы, похожие на русла рек. Приобская площадь (Западная Сибирь) (по В.И.Кузнецову,1998)

Для повышения точности интерпретации привлекаются материалы акустического каротажа скважин, измерения скорости, плотности по кер-ну, моделирование. Используя статистические зависимости между дина-мическими параметрами и фильтрационно-емкостными параметрами кер-на, карты сейсмических параметров можно перестроить в вероятностные карты фильтрационно-емкостных свойств пластов. Объемная сейсмораз-ведка по методике кольцевого профилирования методом отраженных волн (МОВ) обладает значительно большей разрешающей способностью по сравнению со стандартной линейной сейсморазведкой. Эта методика была опробирована на Ай-Пимской, Биттемской, Назымской, Западно-Алехинской, Сенчинской площадях. На последней было отработано 17 ко-лец диаметром около 1600м. Были выявлены малоамплитудные (25м) под-нятия, дизъюктивные нарушения различной амплитуды и протяженности. Кроме вертикальных разрезов были построены горизонтальные срезы (карты) на которых изображаются формы структур, линии разломов,

направление и углы падения слоев с разными динамическими сейсмиче-скими параметрами (рис.58). Серии близкорасположенных горизонталь-ных срезов позволяют выявлять малоамплитудные структуры и дизъюнк-тивные нарушения, песчаные бары и погребенные русла рек.