Тектонофизический подход к анализу геолого-геофизических данных на газоконденсатных месторождениях со сложным строением платформенного чехла

В статье на примере Ковыктинского лицензионного участка (Восточная Сибирь) представлены результаты применения тектонофизического подхода к анализу полей напряжений и структуры газоконденсатных месторождений со сложным строением платформенного чехла. Для верхней части разреза на основе изучения линеаментов рельефа и геолого-структурных данных выделена сеть разломных зон и посредством реализации парагенетического анализа установлены динамические обстановки ее формирования (сжатие, растяжение, сдвиг). Проведено тектонофизическое моделирование на оптически-активном материале (желатин) напряженного состояния изучаемого участка земной коры и показана эффективность метода для разделения разломных зон платформенного чехла по степени их активности в определенном поле напряжений. На примере нижней части разреза в северо-восточной части Ковыктинского лицензионного участка осуществлена тектонофизическая интерпретация данных электро- и сейсморазведки с выделением разломных зон и реконструкцией полей напряжений, в которых происходило их развитие. В итоге синтеза разнородных результатов показано, что для месторождений, подобных Ковыктинскому газоконденсатному месторождению (ГКМ), характерно зонно-блоковое строение платформенного чехла, сформированное под влиянием нескольких полей напряжений, тесно связанных с этапами тектогенеза в смежных подвижных поясах. Задачей дальнейших исследований по проблеме является углубление тектонофизического подхода для разработки иерархической модели зонно-блокового строения ГКМ, детальность которой позволит осуществлять эффективный прогноз участков со сложным напряженно-деформированным состоянием пород, неблагоприятным для проходки разведочных и эксплуатационных скважин.

разломная зона, блок, поле напряжений, осадочный чехол, сейсморазведка, электроразведка, физическое моделирование

1. Aarre V., Astratti D., Dayyni T.N., Mahmoud S.L., Clark A., Stellas M., Stringer J., Toelle B., Vejbaek O., White G., 2012. Seismic detection of subtle faults and fractures. Oilfield Review 24 (2), 28–43.

2. Bahorich M., Farmer S., 1995. 3-D seismic discontinuity for faults and stratigraphic features: the coherence cube. The Leading Edge 14 (10), 1053–1058. https://doi.org/10.1190/1.1887523.

3. Brutton T., Cahn D.V., Duc N.V., Gillespie P., Hunt D., Li B., Marcinew R., Ray S., Montaron B., Nelson R., Shroderbek D., Sonneland L., 2006. The nature of naturally fractured reservoirs. Oilfield Review 18 (2), 4–23.

4. Buddo I.V., Baryshev L.A., Agafonov Y.A., Sharlov M.V., Pospeev A.V., 2013. Joint interpretation of seismic and TEM data from the Kovykta gas-condensate field, East Siberia. In: 75th EAGE Conference & Exhibition incorporating SPE EUROPEC. London. https://doi.org/10.3997/2214-4609.20130275.

5. Буддо И.В., Барышев Л.А, Поспеев А.В., Мурзина Е.В., Агафонов Ю.А. Опыт комплексирования МОГТ и электроразведки (ЗСБ) на примере Ковыктинского ГКМ // Вторая международная научно-практическая конференция по электромагнитным методам исследования «Геобайкал-2012»: Тезисы докладов. Иркутск, 2012. https://doi.org/10.3997/2214-4609.20143511.

6. Buddo I.V., Misurkeeva N.V., Agafonov Y.A., Smirnov A.S., 2016. Optimal sequence of gas field investigations from the Kovycta gas-condensate field. In: 7th Saint Petersburg International Conference & Exhibition. https://doi.org/10.3997/2214-4609.201600167.

7. Буддо И.В., Поспеев А.В., Агафонов Ю.А. Некоторые аспекты выделения пластов–коллекторов в осадочном чехле юга Сибирской платформы по данным нестационарных электромагнитных зондирований // Материалы всероссийской школы-семинара имени М.Н. Бердичевского и Л.Л. Ваньяна по электромагнитным зондированиям Земли. СПб., 2011. Кн. 2. С. 170–173.

8. Canh D.V., Que N.V., Duc N.V., Gillespie P., Hunt D., Li B., Marcinew R., Ray S., Montaron B., Nelson R., Schoderbek D., Sonneland L., 2006. The nature of naturally fractured reservoirs. Oilfield Review 18 (2), 4–23.

9. Chopra S., Marfurt K.J., 2005. Seismic attributes – A historical perspective. Geophysics 70 (5), 3SO–28SO. https://doi.org/10.1190/1.2098670.

10. Chopra S., Marfurt K.J., Mai H.T., 2009. Using automatically generated 3D rose diagrams for correlation of seismic fracture lineaments with similar lineaments from attributes and well log data. First Break 27 (10), 37–42. https://doi.org/10.3997/1365-2397.2009016.

11. Delvaux D., 1993. The TENSOR program for reconstruction: examples from East African and the Baikal rift systems. Terra Abstracts (Abstr. suppl. Terra Nova) 5 (1), 216.

12. Delvaux D., Moyes R., Stapel G., Petit C., Levi K., Miroshnitchenko A., Ruzhich V., Sankov V., 1997. Paleostress reconstruction and geodynamics of the Baikal region, Central Asia. Part II: Cenozoic rifting. Tectonophysics 282 (1–4), 1–38. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(97)00210-2.

13. Дубровин М.А. Соляная тектоника Верхне-Ленской впадины Сибирской платформы. Новосибирск: Наука. СO, 1979. 94 с.

14. Freund R., 1974. Kinematics of transform and transcurrent faults. Tectonophysics 21 (1–2), 93–134. https://doi.org/10.1016/0040-1951(74)90064-X.

15. Friedman M., Handin J., Logan J.M., Min K.D., Stearns D.W., 1976. Experimental folding of rocks under confining pressure: Part III. Faulted drape folds in multilithologic layered specimens. Geological Society of America Bulletin 87 (7), 1049–1066. https://doi.org/10.1130/0016-7606(1976)87<1049:EFORUC>2.0.CO;2.

16. Gatinsky Y.G., Rundquist D.V., 2004. Geodynamics of Eurasia: plate tectonics and block tectonics. Geotectonics 38 (1), 1–16.

17. Глухманчук Е.Д., Крупицкий В.В., Леонтьевский А.В. Причина несоответствия геологических моделей месторождений результатам их разработки // Геология нефти и газа. 2016. № 1. С. 45–51.

18. Глухманчук Е.Д., Василевский А.Н. Методика детального анализа структуры поля деформаций по данным сейсморазведки и некоторые результаты ее применения на месторождениях Западной Сибири // Геофизические методы изучения земной коры. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998. С. 131–140.

19. Glukhmanchuk E.D., Vasilevskiy A.N., 2013. Description of fracture zones based on the structural inhomogeneity of the reflector deformation field. Russian Geology and Geophysics 54 (1), 82–86. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2012.12.007.

20. Gogonenkov G.N., Timurziev A.I., 2010. Strike-slip faults in the West Siberian basin: implications for petroleum exploration and development. Russian Geology and Geophysics 51 (3), 304–316. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2010.02.007.

21. Горлов И.В., Смирнов А.С., Игнатьев С.Ф., Вахромеев А.Г., Поспеев А.В., Мисюркеева Н.В., Агафонов Ю.А., Буддо И.В. Новые газоперспективные объекты в кембрийских отложениях Ковыктинского ГКМ // GeoBaikal-2016. Иркутск, 2016. https://doi.org/10.3997/2214-4609.201601706.

22. Guiraud M., Laborde O., Philip H., 1989. Characterisation of various types of deformation and their corresponding deviatoric stress tensor using microfault analysis. Tectonophysics 170 (3–4), 289–316. https://doi.org/10.1016/0040-1951(89)90277-1.

23. Hancock P.L., 1985. Brittle microtectonics: principles and practice. Journal of Structural Geology 7 (3–4), 437–457. https://doi.org/10.1016/0191-8141(85)90048-3.

24. Harding T.P., 1974. Petroleum traps associated with wrench faults. AAPG Bulletin 58 (7), 1290–1304.

25. Harding T., Lowell J.D., 1979. Structural styles, their plate-tectonic habitats, and hydrocarbon traps in petroleum provinces. AAPG Bulletin 63 (7), 1016–1058.

26. Heidbach O., Tingay M., Barth A., Reinecker J., Kurfeß D., Müller B., 2010. Global crustal stress pattern based on the World Stress Map database release 2008. Tectonophysics 482 (1–4), 3–15. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2009.07.023.

27. Ильин А.И., Вахромеев А.Г., Мисюркеева Н.В., Буддо И.В., Агафонов Ю.А., Поспеев А.В., Смирнов А.С., Горлов И.В. Новый подход к прогнозу АВПД в карбонатных рапоносных коллекторах кембрия на Ковыктинском ГКМ // GeoBaikal-2016. Иркутск, 2016. https://doi.org/10.3997/2214-4609.201601692.

28. Хромова И.Ю. Миграция дуплексных волн – метод картирования трещиноватых зон тектонического генезиса // Геология нефти и газа. 2008. № 3. C. 37–47.

29. Kim Y.S., Peacock D.C., Sanderson D.J., 2004. Fault damage zones. Journal of Structural Geology 26 (3), 503–517. https://doi.org/10.1016/j.jsg.2003.08.002.

30. Леви К.Г., Кульчицкий А.А. Поверхности выравнивания северо-восточной части Байкальской рифтовой зоны // Рельеф и четвертичные отложения Станового нагорья. М.: Наука, 1981. С. 19–35.

31. Карта неотектоники Прибайкалья и Забайкалья. Масштаб 1:2500000 / Ред. Н.А. Логачев. Иркутск: ИЗК СО РАН, 1984.

32. Малых А.В. Поля тектонических напряжений в складках Непской и Соснинской зон складчатости юга Сибирской платформы // Геология и геофизика. 1985. Т. 26. № 6. С. 31–37

33. Mandl G., 1988. Mechanics of Tectonic Faulting: Models and Basic Concepts. Elsevier, Amsterdam, 407 c.

34. Мац В.Д., Уфимцев Г.Ф., Мандельбаум М.М., Алакшин А.М., Поспеев А.В., Шимараев М.Н., Хлыстов О.М. Кайнозой Байкальской рифтовой впадины: строение и геологическая история. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2001. 252 с.

35. Melnikova V.I., Radziminovich N.A., 1998. Mechanisms of action of earthquake foci in the Baikal region over the period 1991–1996. Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 39 (11), 1598–1607.

36. Мендрий Я.В. Атрибутный анализ сейсмических данных при картировании зон трещиноватости // Збірник наукових праць Укр. ДГРІ. 2013. № 4. C. 42–51.

37. Мендрий Я.В., Тяпкин Ю.К. Развитие технологии расчета когерентности на основе усовершенствованных моделей сейсмической записи // Геофизический журнал. 2012. Т. 34. № 3. С. 102–115.

38. Мисюркеева Н.В., Поспеев А.В., Вахромеев А.Г., Горлов И.В., Смирнов А.C., Игнатьев С.Ф., Агафонов Ю.А., Буддо И.В. К вопросу об оценке потенциала боханского горизонта венда на Ковыктинском газоконденсатном месторождении // GeoBaikal-2016. Иркутск, 2016. https://doi.org/10.3997/2214–4609.201601712.

39. Могилев Б.А. Геологическая карта СССР масштаба 1:200000. Серия Ангаро-Ленская. Лист N-48-ХП. Объяснительная записка. М., 1978. 82 с.

40. Мушин И.А., Корольков Ю.С., Чернов А.А. Выявление и картирование дизъюнктивных дислокаций методами разведочной геофизики. М.: Научный мир, 2001. 120 с.

41. Naylor M.A., Mandl G.T., Supesteijn C.H.K., 1986. Fault geometries in basement-induced wrench faulting under different initial stress states. Journal of Structural Geology 8 (7), 737–752. https://doi.org/10.1016/0191-8141(86)90022-2.

42. Нежданов А.А., Огибенин В.В., Горский О.М., Митрофанов А.Д., Коробейников А.А., Трясин Е.Ю. Определение природной трещиноватости нефтегазоконденсатных месторождений ЯНАО на основе обработки и интерпретации данных дистанционных методов // Вести газовой науки. 2012. № 1. С. 167–181

43. Осокина Д.Н., Цветкова Н.Ю. Метод моделирования локальных полей напряжений в окрестностях тектонических разрывов и в очагах землетрясений // Поля напряжений и деформаций в литосфере / Ред. А.С. Григорьев, Д.Н. Осокина. М.: Наука, 1979. С. 139–162.

44. Park R.G., 1997. Foundations of Structural Geology. Chapman & Hall, London, 202 p.

45. Pedersen S.I., Randen T., Sonneland L., Steen O., 2002. Automatic fault extraction using artificial ants. In: 72nd SEG Annual Meeting, Salt Lake City, Utah, USA (October 6–11, 2002). Expanded Abstracts. Salt Lake City, p. 512–515.

46. Petit C., Déverchère J., Houdry F., Sankov V.A., Melnikova V.I., Delvaux D., 1996. Present‐day stress field changes along the Baikal rift and tectonic implications. Tectonics 15 (6), 1171–1191. https://doi.org/10.1029/96TC00624.

47. Поспеев А.В., Буддо И.В., Агафонов Ю.А., Кожевников Н.О. Выделение пластов-коллекторов в разрезе осадочного чехла юга Сибирской платформы по данным зондирований становлением электромагнитного поля в ближней зоне // Геофизика. 2010. № 6. С. 47–52.

48. Рязанов Г.В. Морфология и генезис складок Непской зоны. Новосибирск: Наука. СО, 1973. 88 с.

49. Садовский М.А., Болховитинов Л.Г., Писаренко В.Ф. Деформирование геофизической среды и сейсмический процесс. М.: Наука, 1987. 100 с.

50. Sankov V.A., Dobrynina A.A., 2018. Active faulting in the Earth’s Crust of the Baikal rift system based on the earthquake focal mechanisms. In: S. D'Amico (Ed.), Moment tensor solutions. Springer, Cham, p. 599–618. https://doi.org/10.1007/978-3-319-77359-9_27.

51. San'kov V.A., Miroshnichenko A.I., Levi K.G., Lukhnev A., Melnikov A.I., Delvaux D., 1997. Cenozoic stress field evolution in the Baikal rift zone. Bulletin du Centre de Recherches Elf Exploration Production 21 (2), 435–455.

52. Sankov V.A., Parfeevets A.V., Miroshnichenko A.I., Byzov L.M., Lebedeva M.A., 2008. Coupling of late cenozoic faulting of the Siberian platform margin and Baikal rifting. Doklady Earth Sciences 419 (2), 428–431 https://doi.org/10.1134/S1028334X08030161.

53. Саньков В.А., Парфеевец А.В., Мирошниченко А.И., Бызов Л.М., Лебедева М.А., Саньков А.В., Добрынина А.А., Коваленко С.Н. Позднекайнозойское разломообразование и напряженное состояние юго-восточной части Сибирской платформы // Геодинамика и тектонофизика. 2017. Т. 8. № 1. С. 81–105. https://doi.org/10.5800/GT-2017-8-1-0233.

54. Seminskii K.Zh., 2008. Hierarchy in the zone-block lithospheric structure of Central and Eastern Asia. Russian Geology and Geophysics 49 (10), 771–779. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2007.11.017.

55. Семинский К.Ж. Общие закономерности динамики структурообразования в крупных сдвиговых зонах // Геология и геофизика. 1990. Т. 31. № 4. С. 14–23.

56. Семинский К.Ж. Внутренняя структура континентальных разломных зон. Тектонофизический аспект. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2003. 243 с.

57. Семинский К.Ж. Спецкартирование разломных зон земной коры. Статья 1: Теоретические основы и принципы // Геодинамика и тектонофизика. 2014. Т. 5. № 2. С. 445–467. https://doi.org/10.5800/GT-2014-5-2-0136.

58. Семинский К.Ж. Спецкартирование разломных зон земной коры. Статья 2: Основные этапы и перспективы // Геодинамика и тектонофизика. 2015. Т. 6. № 1. С. 1–43. https://doi.org/10.5800/GT-2015-6-1-0170.

59. Семинский К.Ж., Гладков А.С., Вахромеев А.Г., Черемных А.В., Бобров А.А., Когут Е.И. Разломы и сейсмичность юга Сибирской платформы: особенности проявления на разных масштабных уровнях // Литосфера. 2008. № 4. С. 3–21.

60. Семинский К.Ж., Семинский Ж.В. Спецкартирование разломных зон земной коры и его возможности в исследовании структурного контроля кимберлитов в Алакит-Мархинском поле Якутской алмазоносной провинции. Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2016. 204 с.

61. Seredkina A.I., Melnikova V.I., Gileva N.A., Radziminovich Y.B., 2015. The Mw 4.3 January 17, 2014, earthquake: very rare seismic event on the Siberian platform. Journal of Seismology 19 (3), 685–694. https://doi.org/10.1007/s10950-015-9487-y.

62. Шерман С.И., Борняков С.А., Буддо В.Ю. Области динамического влияния разломов (результаты моделирования). Новосибирск: Наука, 1983. 110 с.

63. Шерман С.И., Днепровский Ю.И. Поля напряжений земной коры и геолого-структурные методы их изучения. Новосибирск: Наука, 1989. 158 с.

64. Шерман С.И., Семинский К.Ж., Черемных А.В. Деструктивные зоны и разломно-блоковые структуры Центральной Азии // Тихоокеанская геология. 1999. Т. 18. № 2. С. 41–53.

65. Сизых В.И. Шарьяжно-надвиговая тектоника окраин древних платформ. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. 154 с.

66. Скворцов А.А., Кулешов В.Е. Выделение систем естественной трещиноватости по данным 3D сейсмического моделирования карбонатного коллектора (на примере Щельяюрского месторождения) // Нефтегазовое дело. 2014. № 6. C. 242–259.

67. Смирнов А.С., Горлов И.В., Яицкий Н.Н., Горский О.М., Игнатьев С.Ф., Поспеев А.В., Вахромеев А.Г., Агафонов Ю.А., Буддо И.В. Интеграция геолого-геофизических данных – путь к созданию достоверной модели Ковыктинского газоконденсатного месторождения // Геология нефти и газа. 2016. № 2. С. 56–66.

68. Sylvester A.G., 1988. Strike-slip faults. Geological Society of America Bulletin 100 (11), 1666–1703. https://doi.org/10.1130/0016-7606(1988)100<1666:SSF>2.3.CO;2.

69. Tchalenko J.S., 1970. Similarities between shear zones of different magnitudes. Geological Society of America Bulletin 81 (6), 1625–1640. https://doi.org/10.1130/0016-7606(1970)81[1625:SBSZOD2.0.CO;2.

70. Цобин В.А., Адамов Е.А. Геологическая карта СССР. Масштаб 1:200000. Серия Ангаро-Ленская, лист N-48-XI. Объяснительная записка. М., 1978. 65 с.

71. Уфимцев Г.Ф., Щетников А.А., Мяктова В.В., Филинов И.А. Геоморфология и морфотектоника Лено-Ангарского плато // Геоморфология. 2005. № 2. C. 97–106.

72. Вахромеев А.Г., Хохлов Г.А. Перспективы прогноза зон рапопроявлений в Верхоленском (Жигаловском) газоносном районе Иркутской области // Особенности технологии проводки и закачивания скважин в Восточной Сибири и Якутии. Иркутск: Изд-во «Восточно-Сибирская правда», 1988. С. 140–142.

73. Вахромеев А.Г., Мышевский Н.В., Хохлов Г.А. Аномально высокие пластовые давления как фактор, осложняющий освоение углеводородных месторождений Восточной Сибири // Современная геодинамика и опасные природные процессы в Центральной Азии: фундаментальный и прикладной аспекты. Вып. 5. Иркутск: ИЗК СО РАН, 2006. С. 98–119.

74. Вахромеев А.Г., Сверкунов С.А., Ильин А.И., Поспеев А.В., Горлов И.В. Горно-геологические условия бурения рапопроявляющих зон с аномально высоким пластовым давлением в природных резервуарах кембрия на Ковыктинском газоконденсатном месторождении // Известия Сибирского отделения Секции наук о Земле Российской академии естественных наук. Геология, разведка и разработка месторождений полезных ископаемых. 2016. № 2. С. 74–87.

75. Wilcox R.E., Harding T.P., Seely D.R., 1973. Basic wrench tectonics. AAPG Bulletin 57 (1), 74–96.

76. Wiprut D., Zoback M.D., 2000. Fault reactivation and fluid flow along a previously dormant normal fault in the northern North Sea. Geology 28 (7), 595–598. https://doi.org/10.1130/0091-7613(2000)28<595:FRAFFA>2.0.CO;2.

77. Замараев С.М., Адаменко О.М., Рязанов Г.В., Кульчицкий А.А., Адаменко Р.С., Викентьева Н.М. Структура и история развития Предбайкальского предгорного прогиба. М.: Наука, 1976. 134 с.

78. Zeng L., Wang H., Gong L., Liu B., 2010. Impacts of the tectonic stress field on natural gas migration and accumulation: A case study of the Kuqa Depression in the Tarim Basin, China. Marine and Petroleum Geology 27 (7), 1616–1627. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2010.04.010.

79. Золотарев А.Г. Новые данные о неотектонике и ее выражении в морфоструктурах юго-восточной части Средне-Сибирского плоскогорья и Байкальской горной области // Тектонические движения и новейшие структуры земной коры: Материалы совещания по проблемам неотектоники. М.: Недра, 1967. С. 399–393.

80. Карта новейшей тектоники юга Восточной Сибири. Масштаб 1:1500000 / Ред. А.Г. Золотарев, П.М. Хренов. Иркутск: ВостСибНИИГГиМС, 1979.