Гравиразведка. Методика исследований при поисках нефти и газа

Гравиметрический метод разведки основан на изучении поля силы тяжести на земной поверхности. Измерения элементов этого поля позво­ляют судить о распределении в земной коре масс различной плотности и, следовательно, о глубинном строении изучаемых площадей.

Обширный опыт применения гравиметрического метода для поисков и разведки полезных ископаемых в СССР и других странах указывает на целесообразность применения гравиметрии для решения широкого круга геологических задач.

Первая задача заключается в использовании гравиметрической съемки для изучения регионального глубинного строе­на я земной коры. Аномалии силы тяжести представляют собой резуль­тат суммарного влияния различных масс, находящихся на разных глуби­нах — от нескольких десятков километров до первых сотен метров.

В свете этого положения приобретает большое значение закономер­ность, многократно подтвержденная наблюдениями: гравитационное поле имеет свой особый характер для каждого геотектонического региона. Эта закономерность означает, что структура земной коры имеет в отдель­ных геотектонических областях характерные черты, которым подчинено строение как глубоких, так и более поверхностных слоев. На карте гра­витационных аномалий эти черты всегда выделяются весьма отчетливо, на что обратил внимание А. Д. Архангельский еще в 1923 г. при изучении района Курской магнитной аномалии. На первый взгляд такие черты нередко противоречат имеющимся геологическим представлениям, осно­ванным на изучении поверхностных слоев методами полевой геологии. Но по мере накопления фактов, устанавливаемых полевыми геологиче­скими наблюдениями, бурением глубоких скважин и геофизическими исследованиями, такие противоречия исчезают и обычно выясняется картина соответствия глубинного геологического строения земной коры и характера гравиметрических карт.

При изучении гравитационных аномалий в региональном масштабе прежде всего выделяются современные геосинклинали и платформы.

Поиски нефтегазоносных структур, особенно на большой глубине при несогласном строении различных этажей осадочной толщи, осуще­ствляются геофизическими ме­тодами. Нередко при решении этой задачи используют пре­имущественно сейсморазведку. Между тем сейсморазведка не­обходима для более детального изучения структур в осадочной толще с целью их подготовки к глубокому разведочному бу­рению, а также для решения задач глубинного геологиче­ского строения в составе общего комплекса геофизических мето­дов. Поэтому для поисков неф­тегазоносных структур необхо­димо как можно шире исполь­зовать также другие геофизи­ческие методы и в первую очередь гравиразведку. Для этого имеются необходимые предпосылки. Некоторые структуры сравнительно легко обнаружива­ются при гравиметрической съемке, другие требуют более сложной интерпретации полученных наблюдений.

Соляные купола. Классический пример гравитационного минимума над крупным соляным куполом в Прикаспийской впадине. Однако возможны случаи максимума над мощ­ной покрышкой соляного купола, образованной тяже­лыми гипсоангидритовыми породами. Иногда такой максимум окаймлен кольцевой зоной пониженных аномалий силы тяжести. В некоторых случаях соляной купол обна­руживается по зоне присводовой брекчии, которая дает резко выраженный замкну­тый контур повышенных горизонтальных градиентов силы тяжести. При более детальном изучении соляных куполов большое значение определение формы сечения соляного штока, имеющего вид гриба. Верхняя поверхность соляного гриба определяется сейсмо­разведкой по методу отра­женных волн, а общая мощность соли и, следовательно, внутренняя поверхность штока—с помощью гравиразведки.

Антиклинали. В геосинкли­нальных областях и краевых прогибах платформы, где встре­чаются крупные антиклинальные структуры, иногда имеются бла­гоприятные условия (значитель­ная разность плотностей) для обна­ружения нефтегазоносных струк­тур по аномалиям силы тяжести. Антикли­наль четко обрисована вытянутым максимумом. Такие большие, хорошо вырисовывающиеся ано­малии встречаются сравнительно, редко. Но и слабые аномалии над антиклинальными структурами могут быть практически обнару­жены современными точными гра­виметрами.

Другие структурные формы. Известны случаи прослеживания сбро­сов в верхних горизонтах осадочной толщи, например большого сброса вПрикуринской низменности при помощи гравитационного вариометра, погребенных выступов кристаллического фундамента (США), изучения погребенных рифов гравиметрическим методом в комплексе с электроразведкой и др. На первый взгляд во многих случаях гравиметри­ческий метод не дает прямых указаний на существование структур в оса­дочной толще, однако при повышении точности гравиметрической съемки я применении более совершенных методов интерпретации можно выявить слабые аномалии, связанные со структурами.

Трудности применения грави­метрического метода для поисков структур в осадочной толще опре­деляются несколькими факторами. Аномалии силы тяжести, вызван­ные структурами, даже при бла­гоприятном соотношении плотностей и хорошо выраженных структурных формах всегда не­значительны по сравнению с ре­гиональным фоном. Глинистые породы в своде структуры менее плотны, чем породы того же стратиграфического горизонта на ее крыльях. Подмечено, что складчатость приурочена к зонам региональных минимумов, вызванных глубинным строением земной коры. Дислокация пологих структур в зонах больших градиентов аномалий силы тяжести, отмеченная выше, также мешает выявлению локальных аномалий, свя­занных с платформенными структурами. Пологие платформенные струк­туры очень трудно различимы для гравиметрического, метода ввиду не­значительности создаваемых аномалий притяжения. Необходимо доба­вить, что наибольшая разность плотностей относится к погребенным эрозионным поверхностям, так как физические свойства пород особенно резко изменяются при перерыве осадконакопления вследствие резкого изменения физико-географической обстановки. Все эти трудности следует иметь в виду при постановке поисковых гравиметрических работ. При известных условиях (очень пологие структуры, резкое несогласие поверхности размыва и структурных форм и т. п.) прямое решение задачи невозможно, и тогда полезно попытаться найти косвенные пути, напри­мер использовать зональность распределения плотности пород в горизонтальном направлении или приуроченность платформен­ных структур к швам фундамента.

Преодоление трудностей сво­дится в основном к выполнению прецизионных наблюдений рения силы тяжести с точностью ±0,1 мгл и точнее по рациональной сетке, положение точек которой устанавливается в ходе гравиметриче­ских работ, и к выделению локальных аномалий силы тяжести путем трансформации гравитационных полей Прецизионная съемка и аналитическая обработка ее результатов с учетом методики, дают возможность отчетливо выделить аномалии, связанные с локальными структурами. Перспективным кажется предложение А. Г. Тархова (1960 г.) о применении статистических методов выделения слабого сиг­нала (аномалии) на фоне шумов (помех от регионального поля и ошибок наблюдения). Таким образом, можно считать, что в большинстве случаев с помощью тщательно проведенной гравиметрической разведки можно решать задачу поисков структур, перспективных на нефть и газ.