Геологическое изучение территории Дальнего Востока России^привело к открытию целого ряда месторождений различных полезных ископаемых. В послевоенный период здесь активизировались поиски месторождений углеводородного сырья, которые обеспечили значительный прирост запасов УВ, главным образом, за счет открытий на Северном Сахалине. В конце семидесятых — начале восьмидесятых годов сфера деятельности нефтегазопоисковых организаций на Дальнем Востоке была расширена. В нее вошли кайнозойские депрессии Чукотки, Камчатки и некоторые мезозойские впадины Хабаровского края и Амурской области. За достаточно короткий отрезок времени (до девяностых годов прошлого века) здесь совершено несколько открытий, в том числе и промышленных, месторождений УВ в Анадырской и Хатырской впадинах Чукотки, а так же в Колпаковском прогибе Западной Камчатки.
Следуя антиклинальной концепции локализации скоплений УВ, все нефтегазопоисковые работы ориентировались главным образом на поиск и.
V картирование антиклинальных структур*развитых в терригенных отложениях.
V кайнозоя. Не-смотря на значительные успехи поисковых работ, фонд / антиклинальных структур во всех исследуемых регионах^^к середине восьмидесятых годов, был практически исчерпан. К этому времени определилась настоятельная потребность в выработке новой научно V/ обоснованной стратегии поисков^способной обеспечить плановый прирост углеводородного сырья. Естественно, такая стратегия должна была базироваться на четкой тектонической концепции, а основные ее положения должны были иметь убедительное подтверждение фактическими данными.
Вместе с тем, постепенно повышающееся (за счет введения V прогрессивных методик ведения полевых работ, цифровой аппаратуры и внедрения цифровых методов обработки), качество и информативность материалов геофизических исследований позволили приступить к разработке концепции надвигового строения осадочного чехла южной части Анадырской впадины. Основанием для этого послужили материалы структурного и поискового бурения, сейсмопрофилирования MOB ОГТ, /детальных гравиметрических съемок^ полученные в зоне сочленения Анадырской впадины и Корякской покровно-надвиговой системы мезозоид. Позже, при анализе геолого-геофизических материалов, были обнаружены сходные черты строения кайнозойских прогибов и в других нефтегазоперспективных регионах Дальнего Востока.
Следуя выводам о надвиговом строении зоны сочленения Анадырской впадины и Корякин, основные объемы поисковых работ к середине 80 лет были сосредоточены в южной части Анадырской впадины, где в аллохтонных пластинах была выявлена цепь локальных положительных структур. Практически на каждой из них получены прямые свидетельства продуктивности, в том числе открыто два промышленных месторождения.
Их К тому времени уже было’известны открытия крупных месторождений УВ в Канадском и Ютском сегментах надвигового пояса Скалистых гор, в надвиговом поясе Аппалач в Северной Америке. Были известны так же и традиционно промысловая скибовая (надвиговая) зона Карпат, месторождения в надвиговых системах (дуплексах) Апшеронского полуострова, месторождения в бортовых надвиговых зонах Ферганской впадины, было установлено надвиговое строение западного Урала и Предуральского прогиба в СССР и многие другие факты, свидетельствующие о необходимости активизации выявления и исследования региональных зон надвигов.
Таким образом, открытия в надвиговой зоне Анадырской впадины стимулировали развитие данного направления исследований. Их результаты отражены в ряде производственных отчетов автора составленных в период с 1983 по 1992 год.
В значительной степени развитию представлений автора о надвиговом строении осадочных бассейнов Дальнего Востока, способствовала работа над материалами к программе «Надвиг 2005», инициатором которой в 1989 году выступил ВНИГРИ. По результатам анализа геолого-геофизических материалов был составлен отчет с описанием региональных надвиговых зон в кайнозойских прогибах Чукотки и Сахалина. Часть этих материалов опубликована в сборнике трудов ВНИГРИ (1989). Не-смотря на готовность геологических служб Дальнего Востока к реализации этой программы, она, к сожалению, не была профинансирована. С началом активной фазы перестройки в начале девяностых годов были прекращены и нефтегазопоисковые работы на суше региона. Тем не менее, необходимость реализации разработок того времени, инициатором и основным исполнителем которых был автор настоящей работы, актуальна и в настоящее время.
Актуальность работы состоит так же в том, что основные перспективы снабжения дальневосточного региона углеводородным сырьем, связываемые с международными шельфовыми проектами, очевидно несостоятельны. Так, все 7 млн. тонн сырой нефти добытых на Луньском месторождении (по состоянию на начало 2005 года) экспортированы полностью. С вводом в эксплуатацию нового трубопровода, основная часть добываемой продукции будет уходить в страны юго-восточной Азии.
Таким образом, по убеждению автора, государство в ближайшее время вынуждено будет вернуться к поисковым работам на суше Дальнего Востока, в том числе и на рассматриваемых в работе регионах.
В предлагаемой работе рассматривается строение кайнозойских прогибов расположенных в Анадырской впадине Чукотского полуострова и острова Сахалин. Выбор этих регионов обусловлен тем и только тем, что они достаточно полно освещены непротиворечивым фактическим материалом, который, в интерпретации автора, позволяет обосновать представления о преимущественной роли надвиговых дислокаций в формировании современного структурного плана основных нефтегазопромысловых и перспективных в этом отношении районов Дальнего Востока, к которым относятся и рассматриваемые территории. Обоснование этих представлений выполняется в главах IIIII.
Выделяемые региональные надвиговые системы развиты в зонах сочленения горно-складчатых сооружений и депрессий. Изучение глубинного строения этих зон крайне затруднено из-за сложных орографических условий и практически полного отсутствия коммуникаций. Обычно применяемые поисковые методы (профильная сейсморазведка MOB ОГТ, крупномасштабные гравиметрические съемки по регулярной сети) в таких районах либо не выполнимы вообще, либо их выполнение возможно в крайне ограниченных объемах, не достаточных для решения конкретных поисковых задач. В связи с этим автором предлагается комплекс поисковых методов в определенной методической постановке, применение которого позволит в сжатые сроки обнаружить, подготовить к глубокому бурению перспективные объекты, а так же оценить степень их продуктивности. В основном это авторские разработки, которые нашли отражение в ряде производственных отчетов автора (1992, 1994), в докладах на международных конференциях и в препринте (Паровышный, Веселов, Сеначин, 2004,2005). Данный комплекс и результаты его опробования рассматривается в главе V. Глава I посвящена изученности проблемы, глава IV — проблемам нефтегазоносности рассмотренных надвиговых зон.
На основании изложенного выше, основная цель работы определяется необходимостью обоснования надвигового строения высокоперспективных, в нефтегазоносном отношении, кайнозойских прогибов Чукотки и Сахалина, и тем самым определить новое направление поисковых работ в данных регионах.
Общая цель конкретизируется решением следующих задач:
1. Расшифровки геометрии и кинематики надвиговых систем.
2. Определение пространственных границ развития надвиговых систем.
3. Определение основных типов ловушек УВ в рассматриваемых системах.
4. Учитывая исключительно сложные условия проведения полевых работ в зонах развития надвиговых систем, выработать рациональный поисковый комплекс методов решения поисковых задач и методику оценки продуктивности локальных объектов в надвиговых системах.
Защищаемые положения формулируются в следующем виде:
1. Сочленение кайнозойских прогибов с мезозойскими складчатыми и покровно-надвиговыми массивами на Чукотке и Сахалине имеет надвиговый характер.
2. Кайнозойские прогибы, расположенные в зонах сочленения имеют двухъярусное строение. Границей между ними служит детачмент — подошвенный надвиг.
3. Современный структурный план кайнозойских прогибов обусловлен развитием надвиговых дислокаций. Пликативные деформации развиты только в верхнем структурном ярусе, в диапазоне глубин 0−4 км, в основании яруса ограничены подошвенным надвигом. Нижележащие толщи и фундамент в надвиговые деформации не вовлекается.
4. Надежный прогноз продуктивности локальных объектов надвиговых систем возможен на основе наблюдений за временными изменениями геофизических полей по предлагаемой методике. Залежь обнаруживается по ряду признаков, основными из которых являются нестабильность гравитационного поля и синхронное изменение во времени гравитационного и термального полей.
Научная новизна и практическая значимость работы состоит в том, что в ней предлагается новое, научно обоснованное направление нефтегазопоисковых работ на Дальнем Востоке, а так же способы его реализации. Обоснование направления выполнено на основе концепции покровно-надвиговой тектоники литосферы, значимость которой, в полной мере, была оценена только в последние годы ведения полномасштабных нефтегазопоисковых работ на северо-востоке СССР.
В работе использованы принципиально новые приемы интерпретации геолого-геофизических материалов. Нефтегазоперспективные регионы на Дальнем Востоке, с данной позиции ранее не рассматривались.
Фактический материал и личный вклад автора. При подготовке работы использованы геолого-геофизические материалы Чукотской геофизической, Чукотской нефтегазоразведочной, Сахалинской геофизической и Сахалинской нефтегазоразведочной экспедиций, часть которых получена или при непосредственном участии автора или под его руководством. Исходные материалы взяты из производственных отчетов, прошедших государственную регистрацию и экспертизу, на основании которой признаны достоверными. Интерпретация приведенных материалов, кроме используемых в качестве ссылок, выполнена автором. Большая часть результатов интерпретации так же помещена в производственных отчетах имеющих государственную регистрацию и прошедших экспертизу.
Под руководством автора и при его непосредственном участии, в качестве ответственного исполнителя, разработана и апробирована методика оценки продуктивности локальных объектов надвиговых систем. Окончательный вариант работы подготовлен в лаборатории геодинамики Института Морской Геологии и Геофизики ДВО РАН.
Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю, члену-корреспонденту АН СССР К. Ф. Сергееву за консультации и постоянную поддержку работы, заведующему лаборатории геодинамики ИМГиГ, кандидату г.-м. н. Кочергину за предоставленную возможность выполнить диссертационную работу, а так же за неоценимую помощь в организации работ по изучению временных изменений геофизических полей на Южно — Луговском месторождении газаведущему научному сотруднику ИМГиГ, кандидату г.-м. н. О. А. Мельникову за многочисленные консультации и возможность использования материалов личных наблюденийстаршему научному сотруднику О. В. Веселову и ведущему научному сотруднику, кандидату г.-м. н. В. Н. Сеначину за деятельное участие в реализации программы работ по изучению временных изменений геофизических полей и всестороннюю поддержку работы, а так же за оказанную помощь в математическом моделировании геолого-геофизических разрезов и компьютерном оформлении графической части работы.
5.3.4. Общие выводы и рекомендации. Результаты обработки материалов по выполненному комплексу исследований позволяют сделать следующие основные выводы:
1. В ходе работ сформулирована и апробирована методика комплексных геофизических исследований, позволяющая определять плановое положение залежи углеводородов даже при незначительной ее высоте. При этом очевидно, что принадлежность залежи к какому-либо определенному типу ловушки, существенного значения не имеет.
2. Уверенными признаками наличия залежи УВ на исследуемом объекте можно считать: а) — нестабильность гравитационного поля (в определенных пространственных ограничениях) достигающей величины ±0.06 мГал и более, б) наличие относительных температурных максимумов, совмещенных в плане с участками нестабильности гравитационного поля, в) наличие на исследуемом объекте участков с синхронно меняющимися во времени значениями гравитационного и термального полей.
3. Полученные данные (по скорости изменения во времени AgH) позволяют предполагать о возможности их использования для качественной оценки степени проницаемости коллекторов на исследуемом объекте, для чего необходимо опытным путём определить номинальное время повторяемости циклов наблюдений.
4. По величине и скорости изменения наблюдённых значений силы тяжести возможно проведение качественной оценки степени продуктивности на исследуемом объекте по условным классам: нет запасов, непромышленные запасы, промышленные запасы.
5. При постановке данного комплекса геофизических исследований в площадном варианте возможности методики будут ^ видимо >> существенно шире, поскольку появляется возможность планового оконтуривания блоков с различными геодинамическими характеристиками, выявления и трассирования малоамплитудных разрывных нарушений, уточнения других тектонических особенностей, а так же геометрии залежи. Всё это позволит, в конечном итоге, значительно снизить затраты как при постановке разведочного бурения, так и при обустройстве месторождения, а в период эксплуатации месторождения правильно ре1улировать режим отбора УВ, не допуская обводнения рабочих пластов. Относительно рекомендаций по дальнейшему изучению временных изменений геофизических полей, необходимо отметить следующее.
На основании изложенного можно считать, что применяемый комплекс методов, в предлагаемой методической постановке, может решить широкий крут поисковых и мониторинговых задач. В этой части, комплекс принципиально готов к практическому применению и каких-либо существенных доработок не требует. Однако, при продолжении работ и V соответствующем приборном оснащении, автором планируется опробование^/ в этих же целях, возможностей высокоточной градиентной магнитометрии, различных электроразведочных методов и приливной гравиметрии. В первую очередь планируется опробование метода вызванной поляризации (ВП) в различных модификациях, метода переходных процессов (МПП), метода естественного электрического поля (ЕП). Любые положительные результаты, достигнутые в этом направлении, будут способствовать более однозначному решению поисковых задач.
В части развития другого направления — определение связи временных изменений геофизических полей с сейсмическими событиями можно сообщить следующее.
Результаты магнитометрии и термометрии, полученные нами, в период с 12 по 15 сентября 2004 года, позволяют считать, что задача выявления предвестников землетрясений доступна решению именно на основе измерения параметров геофизических полей во времени.
Дополнительно к полученным нами результатам приведем данные^ полученные Х. И. Амирхановым и С. С. Сардаровым (Институт геологии Дат. ФАН СССР), (Амирханов, 1975).
По результатам приливных гравиметрических наблюдений ими установлено, что землетрясению предшествует три характерных периода искажения стандартных приливных волн: первый — начинает возрастать величина гравитационного поля, по отношению к характерному для естественных приливно-отливных вариаций зависящих от суточного вращения Земли второй — достижение максимального значения ускорения силы тяжести, после которого начинается спад до устойчивых значений. третий — устойчивое поведение поля, которое не меняется в течении примерно 20 часов до сейсмического события (рис. 5.14). f, n Гаи а' Момент начале побышени* •рона гравитационного паля.
6'Момент толчка) е*лстсясгчкл.
G*4'.
Рис. 5.14. Пример изменения приливно-отливных волн в период землетрясения по данным Х. И. Амирханова (1975).
Обнадеживающие результаты получены так же в Институте геофизики Грузии (Блавадзе, 1995), где замечено изменение амплитуд приливных волн при возникновении близких землетрясений.
Формулируя общие представления о проблеме выявления предвестников землетрясений, представляется необходимым отметить, что приоритетные в настоящее время сейсмологические исследования, которые проводятся в этом направлении, имеют существенное и, в ближайшее время, видимо неустранимое ограничение. Это ограничение заключается в том, что сейсмологические наблюдения регистрируют уже состоявшееся сейсмическое событие. При этом очевидно, что процесс его подготовки, даже в сейсмически активных регионах, протекающий годами и десятилетиями с постепенно или катастрофически быстро увеличивающейся активностью, сопровождается химическими, электрохимическими, пьезоэлектрическими эффектами, разночастотными импульсами естественного электрического и геомагнитного полей, медленно протекающими пластичными деформациями. Все перечисленные эффекты не регистрируются сейсмологическими методами, но вполне доступны регистрации и изучению другими геофизическими и геохимическими методами.
К числу доступных к постановке в ближайшее время (кроме уже опробованных) следует отнести: приливную гравиметрию, высокоточные магнитометрические наблюдения многокомпонентными магнитометрами, наблюдения за естественным электрическим полем, температурные V наблюдения в скважин^ оотпубленных ниже уровня сезонных изменений температур^одновременным наблюдением за уровнем воды и изменением ее химизма.
Наблюдения должны осуществляться в постоянном режиме на ^/долговременных полигонах^ обустроенных на естественных индикаторах геодинамических процессбвГ^к которым мы относим залежи УВ расположенные в сейсмоактивных зонах, а так же грязевые вулканы.
Дополнительное оборудование на таких полигонах: лазерные наклономеры и деформографы, автоматические сейсмологические станции, работающие в постоянном режиме, и GPS-приемники. Организация таких полигонов^ю^нашему убеждению^позволит за несколько суток и даже часов получить данные о месте (пространственных координатах), времени и силе предстоящего сейсмического события.
Заключение
.
В представленной работе рассмотрены геолого-геофизические материалы, на основании которых сделан вывод о надвиговом строении кайнозойских прогибов^расположенных на п-ве Чукотка и о-ве Сахалин. На основании анализа материалов показано, что прогибы, в зонах сочленения с более древними орогенами, частично перекрыты по системе пологих надвигов породами орогенов и имеют двухъярусное строение. Границей в геологическом разрезе между ярусами является подошвенный надвигдетачмент. Пликативные деформации сформированы только в верхнем структурном ярусе и ограничены в основании детачментом. При этом происходит нарастание амплитуд складок снизу-вверх, от детачмента — к поверхности. Нижний структурный ярус в надвиговые дислокации не вовлекается.
В рассматриваемых регионах выделено несколько надвиговых систем: 1- в южной части Анадырской впадины, 2 — в северной части Хатырской впадины, 3 — на восточном крыле Западно-Сахалинского прогиба (Западно-Сахалинская система), 4 — к востоку от зоны Центрально-Сахалинского разлома (Центрально-Сахалинская система), 5 — система, приуроченная к зоне Хоккайдо-Сахалинского разлома (Восточно-Сахалинская). На основании интерпретации сейсмических материалов по геотраверсам, пересекающим Северный Сахалин, сделано предположение о существовании единой Северо-Сахалинской надвиговой системы, в которую входят северные продолжения Западно-Сахалинской, Центрально-Сахалинской и Восточно-Сахалинской систем.
В работе показано так же, что зоны сочленения мезозойских орогенов и кайнозойских погибов представляют собой, по классическому определению, надвиговые пояса. Высокий нефтегазовый потенциал таких тектонических построек доказан мировой практикой нефтегазопоисковых работ, в том числе и в России. В надвиговых поясах, которые все активнее вовлекаются в сферу нефтегазопоисковых работ, уже обнаружено большое количество месторождений УВ, в том числе и месторождений-гигантов. С надвиговыми поясами связываются основные перспективы прироста запасов УВ во всем мире. Протяженность надвиговых поясов на Чукотке и Сахалине составляет не менее 1400 км. В том числе не менее 550 км в Анадырской впадине, около 100 км — в Хатырской, на Сахалине 750 км, из них 600 км протяженность Центрально-Сахалинского и не менее 150 — Восточно-Сахалинского. Кроме того, на протяжении 600 км прослеживается Западно-Сахалинская слабо изученная надвиговая система, которая по определению не является частью пояса, но представляет собой высокоперспективную, в нефтегазоносном отношении, тектоническую постройку.
В. В. Гайдук (Гайдук, Прокопьев, 2002, с. З) оценивает протяженность надвиговых поясов в России в 7.5 тыс. км. С учетом протяженности систем, описанных в настоящей работе, эта цифра может быть увеличена до 9000 тыс. км.
При расшифровке глубинного строения надвиговых систем использованы сейсморазведочные материалы в интерпретации автора. В основу интерпретации положены представления о горизонтальном перемещении масс горных пород по поверхностям базальных тектонических срывов, от которых ответвляются надвиги и взбросо-надвиги более высокого порядка. На примерах показано, что поверхности подошвенных надвигов (срывов) приспосабливаются к слоям некомпетентных глинистых пород, которыми обогащены терригенные разрезы всех рассматриваемых прогибов.
В главе 4 показано, что все известные к настоящему времени месторождения УВ, как на Чукотке, так и на Сахалине, приурочены к надвиговым системам, но открытие этих месторождений было возможно только потому, что они расположены в сравнительно благоприятных орографических условиях. Площади, на которых они расположены, составляют менее 5% площадей занятых надвиговыми системами, остальные 95% площадей либо не входили ранее в сферу нефтегазопоисковых работ и с этих позиций не изучались, либо частично вовлекались в эту сферу, но степень их изученности ограничена поисково-оценочной стадией. Поскольку эти площади распложены в очень сложных орографических условиях и, как правило, лишены коммуникаций, изучение их глубинного строения связано с решением большого количества методических и технологических проблем. При этом, в некоторых районах, используя ретроспективные материалы, можно уже сейчас локализовать наиболее перспективные участки, но большая часть территорий занятых надвиговыми системами и поясами подлежит дальнейшему изучению. Исходя из собственного опыта работы в таких регионах, автор предлагает ведущую роль в поисковом процессе отвести детальной гравиметрической съемке по неравномерной сети наблюдений. Производство таких работ, в опытном порядке, выполнено на труднодоступном участке Западно-Сахалинских гор в 1990 году (Паровышный, 1992). В процессе работ были решены важнейшие методические и технологические задачи, что позволило рекомендовать данные работы для широкого применения.
Практически во всех районах ведения поисковых работ, как на Чукотке, так и на Сахалине, обнаружена тесная корреляционная связь результатов гравиметрических работ с данными сейсморазведки и бурения. Однако производство площадных сейсморазведочных работ, которые являются основными при подготовке структур к глубокому бурению, в данных районах крайне затруднено из-за невозможности продвижения каких-либо технических средств, являющихся обязательным технологическим оснащением сейсморазведочных подразделений. На этом основании, локализация конкретных поисковых объектов для постановки глубокого бурения возможна после проведения сейсморазведочных работ по нескольким профилям пересекающим аномалии выявленные детальными гравиметрическими работами и последующей комплексной интерпретации материалов.
Во всех случаях, после локализации поисковых объектов, на первый план выдвигается решение задачи об оценке степени их продуктивности.
Решение этой задачи возможно, с точки зрения автора, при постановке на поисковом объекте комплекса геофизических наблюдений, в методической постановке изложенной в главе 5.
В работе показано, что комплексное применение высокоточной гравиметрии и термометрии по предлагаемой методике наблюдений, способно обнаружить залежь УВ и определить ее плановое положение.
На основании изложенного, автор считает, что защищаемые положения доказаны, основная цель работы (определение нового направления нефтегазопоисковых работ в рассматриваемых регионах и способа его реализации) достигнута.
