Строение и латеральные неоднородности юрского разреза бухаро-хивинского региона по геофизическим данным

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Академия Наук Республики Узбекистан

Институт сейсмологии им. Г.А.Мавлянова

АВТОРЕФЕРАТ

Строение и латеральные неоднородности юрского разреза бухаро-хивинского региона по геофизическим данным

04.00.22 - Геофизика

Раджабов Шухрат Сайфуллаевич

Ташкент - 2010

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Детальное исследование строения нефтегазоносных регионов в интервалах продуктивных горизонтов и отдельных слоев флюидоупоров, является одной из актуальных проблем при осуществлении поиска и разведки ловушек и залежей углеводородов. Комплекс проводимых поисково-разведочных работ на нефть и газ на сегодняшний день требует более детального изучения нефтегазоносных толщ с применением математических средств обработки геолого-геофизической информации. Результатами этих исследований должны являться выявленные локальные зоны распространения отдельных латеральных неоднородностей, соответствующие продуктивным горизонтам и слоям флюидоупоров.

Нефтегазовая отрасль Узбекистана, обеспечив топливно-энергетическую независимость Республики, на сегодняшний день предпринимает все необходимые меры по формированию углеводородно-сырьевой базы на ближайшие десятилетия. В пределах Бухаро-Хивинского региона реализация этого курса - чрезвычайно сложная задача и это связано, в первую очередь, с высокой освоенностью суммарных начальных ресурсов углеводородов в меловом комплексе и верхнеюрской карбонатной толще, а также со слабой изученностью нижележащих комплексов. Данная ситуация требует перехода к поискам новых небольших по размерам и запасам сложно построенных перспективных объектов в карбонатной формации, а также детального изучения строения нижезалегающей терригенной толщи юрского разреза. Вовлечение в поиск и разведку юрского комплекса, с которым связаны перспективные объекты как антиклинального, так и неантиклинального типов создало необходимость в разработке, адаптировании и использовании новых методических приемов изучения структуры и формаций этих нефтегазоносных толщ.

Степень изученности проблемы. В пределах Бухаро-Хивинского региона проведено большое количество геологоразведочных работ, в том числе бурение, геофизические исследования скважин и сейсморазведка. В процессе проведения этих изысканий особое внимание уделялось изучению меловых и верхнеюрских карбонатных отложений, с которыми до настоящего времени были связаны основные перспективы нефтегазоносности. По результатам этих работ были составлены карта тектонического районирования, структурные карты по различным отражающим горизонтам, сейсмогеологические разрезы.

Связь диссертационной работы с тематическими планами НИР. Работа выполнена в рамках тематических прикладных исследований геологического факультета Национального университета Узбекистана. Основные результаты диссертации отражены в отчетах по грантам ГКНТ и ЦНТ (П.6.1.6; А-4-080), а также в отчетах по хоздоговорам с ОАО «Узбекгеофизика» и ОАО «БГЭ», в которых автор диссертации являлся руководителем и исполнителем.

Цель исследований: разработка методики комплексной интерпретации геолого-геофизических данных и ее применение при изучении формаций, структуры и строения юрского разреза Бухаро-Хивинского региона, включая трактовку нового представления о геологическом развитии седиментационного бассейна и выявление латеральных неоднородностей.

Задачи исследования:

1) разработать методическую основу комплексного применения геолого-геофизической информации, включая детальное расчленение разрезов скважин с использованием математических средств обработки, сейсмостратиграфического анализа и моделирования сейсмических волновых полей;

2) провести циклостратиграфическое расчленение юрского разреза по промыслово-геофизическим данным на основе анализа процессов цикличности осадконакопления;

3) выявить диагностические признаки выделенных циклостратиграфических комплексов в спектральной области каротажных диаграмм;

4) на основе анализа вариаций амплитудно-частотных характеристик каротажных диаграмм, в интервалах выделенных циклостратиграфических комплексов изучить геологическое развитие юрского седиментационного бассейна Бухаро-Хивинского региона;

5) провести сейсмостратиграфическую интерпретацию и сейсмоформационный анализ юрского разреза, с выделением сейсмостратиграфических комплексов и сейсмоформационных зон, учитывая признаки, содержащиеся в волновом сейсмическом поле и данных промысловой геофизики;

6) выполнить одномерное и двумерное моделирование сейсмических волновых полей применительно к различным геологическим обстановкам;

7) изучить структуру и формации юрского разреза исследуемой территории, с соответствующим выявлением латеральных неоднородностей;

Объект и предмет исследований. Объектом исследований являются юрские отложения Бухаро-Хивинского региона, представленные тремя формациями (терригенной, карбонатной и эвапоритовой). Предметом исследований являются циклостратиграфические и сейсмостратиграфические комплексы, характеризующие формации, структуру и строение юрского разреза исследуемого региона, включая латеральные неоднородности.

Методы исследований: комплексный анализ материалов геолого-геофизических исследований, включая данные бурения, геофизических исследований скважин, сейсморазведки, а также разработанная методика комплексной интерпретации геолого-геофизических данных, включая математическое моделирование сейсмических волновых полей.

Гипотеза исследований. Исследования базируется на основных положениях разведочной и промысловой геофизики, а также на основе теории процессов осадконакопления.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) Разработана методика комплексной интерпретации геолого-геофизических данных, включая математическое моделирование сейсмических волновых полей. Данная методика апробирована на примере разреза юрского комплекса Бухаро-Хивинского региона.

2) Новая трактовка формирования юрского седиментационного бассейна Бухаро-Хивинского региона, согласно которой геологическое развитие осуществлялось в четыре этапа, каждый из которых обособленно и в тоже время достаточно уверенно проявляется на графиках суммарных мощностей пластов с идентичной зернистостью, в спектральных характеристиках каротажных диаграмм и на временных разрезах, проинтерпретированных с позиций сейсмостратиграфического и сейсмоформационного анализа.

3) Расчленение юрского разреза на четыре терригенных, два карбонатных циклостратиграфических и шесть сейсмостратиграфических комплексов, включая их межплощадную корреляцию. Данные стратиграфические единицы взаимоувязаны между собой посредством одномерных и двумерных математических моделей сейсмических волновых полей.

4) Классификация предполагаемых ловушек нефти и газа в пределах Бухаро-Хивинского региона для различных интервалов юрского разреза. В частности, в разрезе I-го терригенного циклокомплекса возможны стратиграфические ловушки нефти и газа; в интервале II-го терригенного циклокомплекса - погребенные антиклинали; в III-ем терригенном циклокомплексе - клиноформные комплексы и вдольрусловые песчаные баровые тела; в IV терригенном циклокомплексе - антиклинальные структуры в пределах базального песчаного горизонта; во II-ом карбонатном циклокомплексе - рифы.

5) Выявлены перспективные зоны и ловушки нефти и газа в различных стратиграфических комплексах юрского разреза.

6) Серия структурных карт и геолого-геофизические разрезы, характеризующие строение и внутреннюю структуру юрского комплекса Бухаро-Хивинского региона.

Научная новизна:

1. Предложена новая схема методики комплексной интерпретации геолого-геофизических данных, включая математическое моделирование сейсмических волновых полей для изучения внутреннего строения и выявления латеральных неоднородностей в однотипном монотонном разрезе.

2. На основании проведенного циклостратиграфического анализа данных промысловой геофизики, установлено, что в конце средней юры, в байсунское время произошла одна из последних трансгрессий моря, после чего установился морской режим осадконакопления.

3. Доказано наличие и широкое распространение клиноформных тел, обусловленные трансгрессивно-регрессивным режимом осадконакопления в интервале дегибадамской свиты.

4. В интервале дегибадамской свиты в районе Каракульского прогиба выделены вдольрусловые песчаные образования, которые являются новым объектом выявления ловушек и залежей углеводородов в терригенных отложениях.

5. Установлено, что в непосредственной близости от Учбаш-Каршинской флексурно-разрывной зоны в пределах Чарджоуской ступени, осадки III-го и частично II-го терригенного циклокомплекса (сейсмостратиграфического комплекса) подверглись размыву, произошедшему в конце дегибадамской эпохи осадконакопления.

6. Разработаны сейсмические образы, геолого-геофизические и сейсмофациальные модели латеральных неоднородностей в интервале юрского разреза Бухаро-Хивинского региона. Построенные модели позволяют наметить систему тестов при выявлении латеральных неоднородностей на временных разрезах и классифицировать их по типам неантиклинальных ловушек нефти и газа.

Научная и практическая значимость результатов исследования.

Разработана и апробирована на примере юрских отложений Бухаро-Хивинского региона, методика комплексной интерпретации геолого-геофизических данных, позволившая изучить формации, структуры и строение исследуемого разреза; дана новая трактовка истории геологического развития юрского седиментационного бассейна Бухаро-Хивинского региона; проведена классификация предполагаемых ловушек нефти и газа в пределах Бухаро-Хивинского региона для различных интервалов юрского разреза; разработаны сейсмические образы, геолого-геофизические и сейсмофациальные модели латеральных неоднородностей, позволившие наметить систему тестов при выявлении латеральных неоднородностей на сейсмических временных разрезах и классифицировать их по типам неантиклинальных ловушек нефти и газа; выявлены перспективные участки и зоны на обнаружение ловушек и залежей углеводородов, с соответствующими рекомендациями на проведение детальных сейсморазведочных работ на них, с целью уточнения строения структур и заложения скважин.

Реализация результатов. Разработанные диссертантом с коллективом авторов рекомендации на проведение детальных сейсморазведочных работ на структурах Гарби-Учкыр и Южное Гужайли переданы в ОАО «Узбекгеофизика». Разработанная методика комплексной интерпретации геолого-геофизических данных используется при проведении учебных занятий на геологическом факультете Национального университета Узбекистана при чтении курсов «Геологическая интерпретация геофизических данных» и «Комплексирование геофизических методов».

Апробация работы. Основные положения работы были доложены на 32-ом Международном Геологическом Конгрессе (Флоренция, Италия, 2004), Международном 17-ом Седиментологическом Конгрессе (Фукуока, Япония, 2005), научном семинаре лаборатории Геофизических исследований Института геологии и геофизики Китайской Академии Наук (Пекин, Китай, 2007), 33-ем Международном Геологическом Конгрессе (Осло, Норвегия, 2008), научном семинаре «Актуальные проблемы геологии» Геологического факультета Национального университета Узбекистана (Ташкент, 2004, 2008, 2009), Международной научно-практической конференции «Теоретические и практические аспекты нефтегазовой геологии Центральной Азии и пути решения современных проблем отрасли (Ташкент, 2009).

Опубликованность результатов. Основные положения работы опубликованы в 54 научных статьях и тезисах докладов, в том числе 19 - в специализированных научных журналах, 23 - в тезисах научно-технических конференций, 12 - в сборниках научных трудов. Кроме этого результаты исследований отражены в научно-исследовательских и производственных отчетах по договорам с ОАО «Узбекгеофизика», ОАО «БГЭ» и грантам ГКНТ РУз.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, семи глав, заключения и списка использованной литературы из 226 наименований. Она изложена на 293 страницах машинописного текста и содержит 102 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность и необходимость проведения исследований в данном направлении, определены цели и задачи, сформулированы защищаемые положения, научная новизна и практическая значимость выполненных исследований.

В первой главе рассмотрено геологическое строение, тектоника и нефтегазоносность мезозойского комплекса Бухаро-Хивинского региона.

Дана общая литолого-фациальная характеристика образований домезозойского фундамента и покровных отложений осадочного чехла исследуемой территории. В частности показано, что три основных структурно-формационных комплекса, сосредоточенные в верхней части разреза земной коры Бухаро-Хивинской нефтегазоносной области, соответствуют главным этапам геологического развития региона (промежуточный комплекс пермо-триасового возраста, мезозойско-палеогеновый платформенный комплекс и неоген-четвертичный синорогенный комплекс). Особое внимание уделено мезозойско-палеогеновому комплексу.

В тектоническом плане Бухаро-Хивинского региона наблюдается ступенчатое строение фундамента, обусловленное рассеченностью его системой глубинных разломов и флексурно-разрывными зонами, которые по нижним формациям осадочного чехла разграничивают две отчетливо выраженные тектонические ступени: Бухарскую и Чарджоускую. Согласно принятой в настоящее время карте тектонического районирования Бухаро-Хивинского нефтегазоносного региона (А.А.Абидов, Б.Б.Таль-Вирский, Т.Л.Бабаджанов и др., 2004) дана характеристика основных структурных элементов в пределах этих ступеней.

В разделе, посвященном нефтегазоносности, рассмотрены стратиграфическая и площадная приуроченность размещения нефтяных и газовых месторождений. Отдельно для Бухарской и Чарджоуской ступеней охарактеризован стратиграфический диапазон нефтегазоносности, типы залежей и ловушек углеводородов.

Во второй главе рассмотрены методические аспекты применения геолого-геофизической информации, используемые различными исследователями, при изучении нефтегазоперспективных территорий. При этом особое внимание уделено вопросам применения методов сейсморазведки и геофизических исследований скважин с примениением математических средств обработки и моделирования сейсмических волновых полей

Вопросами разработки и применения методических приемов использования различной геолого-геофизической информации при изучении нефтегазоперспективных отложений занимались и занимаются многие исследователи. В настоящее время применяются различные методики комплексной интерпретации геолого-геофизических данных, среди которых широкое распространение получили методы сейсмостратиграфии и структурно-формационного анализа, а также различные способы обработки промыслово-геофизических данных на основе различных программно-алгоритмических комплексов. Метод сейсмостратиграфии, предложенный американской группой исследователей (П.Вейлом, Р.Митчем, А.Грегори и др.), с различными дополнениями к конкретным геологическим ситуациям стал широко внедрятся в практику поисково-разведочных работ на нефть и газ. Большой вклад в эти изыскания в свое время внесли Р.Шерифф, Э.Хэллем, И.А.Мушин, Л.Ю.Бродов, Е.А.Козлов, Ф.И.Хатьянов, Н.Я.Кунин, Е.В.Кучерук, Г.Н.Гогоненков, А.А.Табаков, В.А.Бабадаглы, А.Е.Шлезингер, А.А.Нежданов, Б.Б.Таль-Вирский и многие другие.

В данном разделе главы также приведен краткий обзор результатов применения геолого-геофизической информации и попытки использования некоторых элементов сейсмостратиграфического анализа при изучении юрских отложений отдельных участков Бухаро-Хивинского региона. Исследования юрской формации Бухаро-Хивинского региона проводили А.М.Акрамходжаев, Т.Л.Бабаджанов, Б.Б.Таль-Вирский, О.М.Ромашко, В.П.Панов, Л.Г.Черкашина, А.В.Киршин, А.Р.Ходжаев, В.В.Рубо, С.Н.Зуев, А.Г.Бабаев, Р.А.Габрильян, А.Х.Нугманов, М.Э.Эгамбердиев, А.А.Каипов, В.И.Троицкий, А.Е.Абетов, В.И.Соколов, Г.И.Могилевский, М.М.Рзаев, Т.Д.Мамадалиев, Т.А.Гафуров, Н.А.Гафурова, Ш.Латыпов, В.М.Фомин, В.П.Алексеев, Н.В.Ерёменко, Д.Зарипова, В.С.Лепешкин, Х.К.Исматуллаев, С.К.Салямова, Ш.С.Раджабов, Т.В.Сим, И.Р.Янбухтин и многие другие, которые внесли большой вклад в познание гелогического строения этих нефтегазоперспективных отложений.

На основе анализа различных методических аспектов и опыта проведенных исследований по изучению нефтегазоносности нами предложена новая методика комплексной интерпретации геолого-геофизических данных применительно к юрскому разрезу Бухаро-Хивинского региона. Предлагаемая методика состоит из 7 основных блоков, взаимосвязанных между собой (рис.1).

На первом этапе осуществляется создание информационной базы данных. При этом осуществляется сбор материалов по геологическому строению, включая результаты анализа керна, материалы геофизических исследований скважин, данные сейсморазведки (методы общей глубинной точки и вертикального сейсмического профелирования) и др. На данном этапе проводится анализ геологического строения и осуществляется оценка информативности и пригодности геофизической информации для решения поставленных задач.

Следующими этапами исследования являются расчленение разрезов скважин на пласты с соответствующим определением литологического и гранулометрического состава горных пород, проведение циклостратиграфического и спектрального анализа промыслово-геофизических данных. Исследования, направленные на выполнение первых пунктов основываются на общепринятых методиках интерпретации данных геофизических исследований скважин (В.Н.Дахнов, Д.И.Дьяконов, В.М.Добрынин, М.Г.Латышова, Д.А.Кожевников и др.). Проведение циклостратиграфического анализа осуществляется с использованием нового подхода при расчленении разрезов скважин на циклокомплексы по материалам геофизических исследований скважин, что подробнее будет рассмотрено ниже. Дополнительным критерием при выделении циклокомплексов, подтверждении или опровержении проведенного циклостратиграфического расчленения исследуемого разреза, а также при изучении процессов осадконакопления нами предложена технология использования спектрального анализа применительно к каротажным диаграммам.

Этап сейсмостратиграфического анализа включает в себя интерпретацию временных разрезов, с соответствующим выделением сейсмостратиграфических комплексов, проведение сейсмоформационного анализа и построение геолого-геофизических разрезов. На основе сейсмостратиграфической интерпретации временных разрезов, осуществляется расчленение исследуемой толщи на сейсмостратиграфические комплексы, сложенные относительно согласно залегающими, генетически взаимосвязанными литотипами пород. Сейсмоформационный анализ проводится на основе детального анализа сейсмических временных разрезов в интервалах выделенных сейсмостратиграфических комплексов, с целью выявления отдельных фациальных зон, латеральных неоднородностей в разрезе и связанных с ними неантиклинальными ловушками, восстановления условий осадконакопления и т.д.

Одним из основных элементов предлагаемой методики является математическое моделирование сейсмических волновых полей.

Рис.1. Схема методики комплексной интерпретации геолого-геофизических данных.

При выполнении моделирования рассчитываются одномерные сейсмические модели волновых полей в виде синтетических сейсмограмм и двумерные сейсмические модели волновых полей в виде синтетических временных разрезов и теоретических моделей сейсмических образов латеральных неоднородностей.

В целом, математические модели сейсмических волновых полей способствуют решению таких важных задач, как выявление природы отражений и стратиграфической приуроченности отражающих горизонтов, распознавание многократных отраженных волн и анализ их влияния при выделении полезных отражений. Кроме того, с помощью моделей сейсмических волновых полей можно проследить изменения характера отражения по амплитуде, частоте, интенсивности, вызванные изменением мощности горизонта или сменой фаций, которые в отдельных случаях характеризуют латеральные неоднородности разреза.

На заключительных этапах осуществляется межплощадная корреляция исследуемого разреза, и определяются новые представления о геологическом строении и латеральных неоднородностях в интервале юрского комплекса в пределах Бухаро-Хивинского региона. Эти исследования выполняются путем сопоставления выделенных границ циклокомплексов и сейсмостратиграфических комплексов по системе замкнутого полигона с соответствующей их взаимной увязкой. Проанализировав результаты всех предыдущих этапов исследований, включая особенности циклического и структурно-формационного строения, а так же выявленные латеральные неоднородности в юрском разрезе проводится анализ геологического строения, прогнозируются условия процессов осадконакопления, выявляются двух и по возможности трёхмерные геологические тела, намечается их возможная литология, выделяются зоны предполагаемого нефтегазонакопления и отдельные ловушки нефти и газа.

Необходимо отметить, что данная методика при сохранении общего алгоритма, но с определенными корректировками может быть применима при детальном изучении геологического строения и выявлении латеральных неоднородностей в других нефтегазоносных провинциях, со схожими геолого-тектоническими условиями.

В последнем разделе главы рассмотрена методика циклостратиграфического расчленения разрезов скважин по промыслово-геофизическим данным, применительно к юрским отложениям Бухаро-Хивинского региона. Данная методика основана на использовании традиционных приемов интерпретации методов геофизических исследований скважин и математической обработки петрофизической информации. Технология интерпретации данных промысловой геофизики с использованием математических средств обработки для выявления границ циклокомплексов заключается в выполнении следующих процедур:

1) По комплексу промыслово-геофизических данных, включая методы стандартного, радиоактвного и акустического каротажа проводится детальное расчленение исследуемого разреза на пласты, обладающие определённым набором петрофизических свойств горных пород.

2) Для каждого выделенного пласта, определяется литологический состав, и при благоприятных условиях, объемное содержание минеральных компонент и гранулометрия. В зависимости от гранулометрического состава горных пород, для терригенного разреза, предлагается выделять крупнозернистые (гравелиты, песчаники, песчанистые алевролиты); среднезернистые (различные алевролиты и их разности); мелкозернистые (глины, аргиллиты, паттумы) породы.

3) Построение графиков зависимости суммарной мощности пластов для пород, классификационно принадлежащих единому гранулометрическому уровню, от глубины. При построении этих графиков необходимо обратить внимание на два фактора - выбор интервала суммирования пластов с идентичной гранулометрией и перекрытие интервалов суммирования. При мощности всего терригенного разреза Н и N-ом количестве пластов, выделенных по комплексу методов промысловой геофизики, с различными гранулометрическими уровнями Z (например, тремя: крупнозернистые, среднезернистые, и мелкозернистые), интервал суммирования пластов (L) будет определяться по формуле:

L = (H / N) Z

Выборка пластов при суммировании проводится с перекрытием, что способствует повышению точности, детальности и уменьшению фактора влияния соседних выборок при расчленении разреза. Данная процедура выполняется путем сдвига выборки вверх по разрезу на величину L/2. На заключительной стадии этого этапа осуществляется построение самого графика.

4) Анализ графиков зависимости суммарной мощности пластов от глубины. Выделение циклокомплексов основывается на теории цикличности (ритмичности) осадконакопления, согласно которой начало каждой циклостратиграфической единицы характеризуется энергетическим максимумом осадконакопления, с образованием грубообломочного и крупнозернистого материала. Завершение ритма осадконакопления характеризуется накоплением более мелкозернистых осадков. Таким образом, на построенных графиках суммарных мощностей пластов с компонентами различного гранулометрического состава, границы циклокомплексов будут выделяться по экстремальным значениям суммарных мощностей пластов, представленных грубозернистыми и мелкозернистыми разностями пород. Следующим шагом является определение стратиграфической значимости выделенных циклокомплексов. Эти исследования проводятся при наличии кернового материала в скважинах, путем биостратиграфической привязки.

Заключительной стадией методики циклостратиграфического расчленения является проведение межплощадной корреляции разрезов скважин по замкнутому полигону, включая выявление циклических несоответствий, обусловленных перерывами в осадконакоплении.

В третьей главе рассмотрены результаты расчленения юрского разреза Бухаро-Хивинского региона, выполненные на основе циклостратиграфического анализа материалов промысловой геофизики. Здесь также приведены данные о петрофизических свойствах горных пород исследуемого разреза в интервалах выделенных циклокомплексов.

При исследовании юрского разреза Бухаро-Хивинского региона, особенно в интервале терригенной и карбонатной формаций, возникают определённые трудности, связанные с ограниченностью геолого-геофизической информации и однотипным монотонным характером строения разреза. В связи с этим применение методики циклостратиграфического анализа является своевременным и необходимым для решения поставленных задач.

В результате проведенных исследований, основанных на комплексной интерпретации данных геофизических исследований скважин с привлечением результатов бурения, была составлена принципиальная схема расчленения юрских отложений и было установлено, что данный разрез целесообразно разделить на три формационных комплекса, каждый из которых подразделяется на более мелкие циклокомплексы. В частности снизу вверх выделяются:

1) Терригенная формация, представленная четырьмя циклостратиграфическими комплексами;

2) Карбонатная формация, представленная двумя циклостратиграфическими комплексами. При этом в пределах рифовых массивов, в интервале верхнего циклокомплекса выделяются три циклоподкомплексов;

3) Эвапоритовая формация, состоящая из пяти пачек.

В пределах Бухаро-Хивинского региона терригенные юрские отложения полностью вскрыты на ряде площадей, как на Чарджоуской (2-Север.Парсанкуль - 490м., 1п-Вост.Учбаш - 893м., 1п-Учбаш - 983м., 1-Ходжи - 565м., 5-Кандым - 145м., 1п-Сарыкум - 581м., 1п-Бештепе - 598м., 1п-Крук - 683м., 1п-Кушаб - 709м., 1п-Памук - 742м., и др.), так и на Бухарской (2-Янгиказган - 245м., 1-Кырган - 103м., 1-Муллохол - 153м., 3-Курбанали - 116м., 2-Аладагир - 117м., 2-Куюмазар - 190м., 3-Караиз - 41м., 1-Игричи - 166м., 2-Карачукур - 35м., 1-Чукуркуль - 28м., 3-Чукуркуль - 62м., 1-Зап.Чукуркуль - 104м., 1-Галасия - 90м., 1-Рометан -85м., 3-Шумак - 105м., 1-Сев.Мубарек - 111м., 1-Сев.Майманак - 196м., 1-Расылкудук - 131м., 1-Карим - 95м., 2-Джаркак - 119м., и др.) ступенях. При этом увеличение мощностей происходит как за счет нижних секций разреза, так и за счет средней его части.

Главным признаком выделения границ терригенных циклостратиграфических комплексов является резкая дифференциация суммарных мощностей пластов с идентичным гранулометрическим составом вдоль всей исследуемой формации. В частности, проявление высоких (в ряде случаев максимальных) значений суммарных мощностей пластов грубозернистых пород с постепенным их уменьшением вверх по разрезу до полного их отсутствия, а также отсутствие или минимальное количество суммарных мощностей пластов мелкозернистых пород, которые вверх по разрезу градиентно или постепенно достигают максимальных величин, характеризуют наличие границы циклокомплекса.

Путем сопоставления выделенных циклокомплексов с результатами анализа керна установлено, что отложения I-го из них соответствуют осадкам санжарской свиты (лейас-аален). Этот циклокомплекс нашел свое распространение в наиболее погруженных частях и прогибах Бухаро-Хивинского региона, где общая мощность терригенных юрских отложений превышает 600м, являясь комплексом заполнения, нивелируя отрицательные элементы тектонического рельефа доюрской поверхности. Осадки I-го терригенного циклокомплекса выделяются в пределах Каракульского прогиба на площадях Кимирек и Учбаш; Кушабского прогиба, в пределах одноименной площади и на Памуке; на юго-восточной периклинали Денгизкульского поднятия, в пределах площади Кокдумалак, а также в Бешкентском прогибе на площадях Шуртан и др. На Бухарской тектоничекой ступени осадки I-го терригенного циклокомплекса отсутствуют. Анализ распространения осадков I-го терригенного циклокомплекса по всему Бухаро-Хивинскому региону показал на зональное распределение и в тоже время на постепенное изменение значений суммарных мощностей пластов с идентичным гранулометрическим составом от площади к площади. В частности, на общем фоне вариаций зернистости пород, наблюдается уменьшение песчанистого материала и замещение его алевритистым и глинистым в направлении с северо-запада (от площадей, расположенных в пределах Каракульского прогиба) на юго-восток, к площадям, расположенным в Кушабском прогибе, на юго-восточном окончании Денгизкульского поднятия и далее в Бешкентском прогибе. Данная ситуация главным образом обусловлена наличием дифференцированных, по размерам и процессам денудации, источников сноса и за счет переноса обломков от источника сноса на более удаленные расстояния, путем их естественного распределение по размеру зерен.

Выше залегающие отложения II-го терригенного циклокомплекса, стратиграфически приурочены к гурудской свите аален-байоса. Данный комплекс характеризуется также повышенными значениями мощностей в пределах Кимерекского грабена и в Бешкентском прогибе. На остальных площадях Чарджоуской ступени, в большинстве случаев, мощности II-го терригенного циклокомплекса варьируют в небольших пределах. Вместе с этим его осадки, с небольшими значениями их мощностей, выделены на южном и юго-восточном окончании Бухарской ступени. В целом по региону наблюдается тенденция, согласно которой средняя суммарная мощность пластов с идентичной зернистостью уменьшается в южном и юго-восточном направлениях.

Осадки III-го терригенного циклокомплекса, соответствующие дегибадамской свите (байос-бат), на Чарджоуской ступени распространены практически повсеместно. В пределах Бухарской ступени отложения данного комплекса выявлены в южных и юго-восточных частях, где его мощности в среднем составляют около 100м. Необходимо отметить, что в пределах всего Бухаро-Хивинского региона, не наблюдается каких либо закономерностей увеличения или уменьшения суммарных мощностей данного циклокомплекса в зависимости от тектонической приуроченности самой площади. Однако, в пределах небольших участков и площадей, наблюдается проявление определенных закономерностей соотношения суммарных мощностей пластов песчанистых пород к глинистым.

Венчают разрез нижнесреднеюрской терригенной формации отложения IV-го терригенного циклокомплекса, стратиграфически соответствующие байсунской свите бат-келловейского возраста. На всех площадях Бухарской и Чарджоуской ступеней осадки данного комплекса характеризуются относительной выдержанностью и синхронностью изменения литотипов и мощностей пластов. Разрез IV-го терригенного циклокомплекса резко отличается от разрезов нижележащих циклокомплексов и характеризуется обособленной цикличностью осадконакопления. В частности, на общем фоне уменьшения суммарных мощностей грубозернистых пород вверх по разрезу, ближе к кровле циклокомплекса наблюдаются повышенные их значения, что свидетельствует об одной из последних крупных морских трансгрессий с накоплением песчанистого материала и в последствии установившегося типичного морского режима осадконакопления. Данная ситуация наиболее ярко проявляется в пределах площадей, расположенных в северо-западной (Северный Сюзьма, Учкыр, Даяхатын, Кульбешкак и др.) и центральной частях Бухаро-Хивинского региона (Бештепе, Дивалкак, Пасткудук, Рудаксай, Северный Зекры, Чандыр и др.).

Разрез верхнеюрской карбонатной формации, представленный известняками, доломитами и мергелями с маломощными прослоями глин и алевролитов наиболее широко распространен в пределах Чарджоуской ступени. Мощность разреза данной формации изменяется в широких пределах, с одной стороны увеличиваясь в районах развития рифовых массивов (Южный Кемачи, Памук, Уртабулак, Кокдумалак, Шуртан и др), которые широко распространены в юго-восточной и центральной частях Чарджоуской ступени, а с другой стороны уменьшаясь в северном и северо-западном направлениях. При переходе на Бухарскую ступень мощность данной формации резко сокращается, вплоть до полного выклинивания в северных районах (Газлинское поднятие, площади Ширкудук, Янгикудук, Курбанали и др.).

В результате проведенного циклостратиграфического анализа верхнеюрской карбонатной формации разрез был расчленен на два карбонатных циклокомплекса, верхний из которых в районах развития рифовых массивов подразделен на три циклоподкомплекса, соответствующих подрифовому, рифовому и надрифовому.

Карбонатно-глинистые осадки I-го карбонатного циклокомплекса залегают на терригенных отложениях IV-го терригенного циклокомплекса. Разрез данного комплекса характеризуется дифференцированным распределением отдельных литотипов горных пород, которое проявляется от площади к площади. Так в частности на северо-западе Чарджоуской ступени (Северный Сюзьма, Учкыр, Атамурад, Западный Парсанкуль и др.), а также в центральной и восточной частях Бухарской ступени (Джаркак, Караиз, Рудаксай, Северный Мубарек, Южный Мубарек, Сарыча, Ташлы, Шумак и др.) разрез I-го карбонатного циклокомплекса характеризуется преобладанием плотных и проницаемых пород над пористыми, которые с приближением к центральной (Пасткудук, Чандыр, Дивалкак, Тегермен, Северный Шады, и др) и юго-восточной части (Кушаб, Уртабулак, Умид, Кокдумалак, Шуртан, и др.) Чарджоуской ступени постепенно замещаются другими литотипами, здесь начинают преобладать плотные и пористые пласты.

Разрез выше расположенного II-го карбонатного циклокомплекса, представлен пористыми, кавернозными и плотными карбонатными осадками. Интервал подрифового карбонатного циклоподкомплекса представлен совокупностью пластов, характеризующейся плотными известняками и доломитами с маломощными прослоями пористых и проницаемых карбонатных разностей. Выше залегают отложения собственно рифового карбонатного подкомплекса, в разрезе которого наблюдается преобладание проницаемых пород над всеми остальными. Венчают разрез карбонатной формации осадки надрифового карбонатного циклоподкомплекса, представленные относительно пористыми и в меньшей степени плотными и проницаемыми карбонатными породами. Необходимо отметить, что вверх по разрезу в пределах этого подкомплекса кавернозность известняков увеличивается.

Расчленение и корреляция верхнеюрской эвапоритовой формации выполнено по материалам геофизических исследований скважин и бурения без привлечения циклостратиграфического анализа. В результате проведенных исследований данный разрез, при полном его объеме был расчленен на пять пачек (снизу-вверх): нижние ангидриты, нижние соли, средние ангидриты, верхние соли и верхние ангидриты. Каждая из этих пачек довольно уверенно выделяется по материалам промысловой геофизики. В целом по району исследования наблюдается зависимость, согласно которой мощности нижних и верхних солей во много раз превышают мощности ангидритов. Анализ мощностей различных пачек солей и ангидритов эвапоритовой формации показал существенное различие в распространении их как по территории, так и по разрезу. Так в частности максимальные мощности соляно-ангидритовой формации отмечены в южной и юго-восточной частях Бухаро-Хивинского региона, где на площадях, в которых отсутствуют рифовые массивы, общая мощность их достигает 900 и более метров (Центральный Янгикент, Айзават, Нишан, Култак и др.). Здесь же в пределах развития рифовых массивов общая мощность соляно-ангидритовой формации сокращена, главным образом за счет уменьшения мощностей нижних ангидритов и нижних солей (Шуртан, Памук, Зеварды, Алан и др.) и варьирует в пределах от 400 до 650м. В центральной части Чарджоуской ступени, независимо от наличия или отсутствия рифовых массивов, мощность исследуемой толщи в среднем составляет около 300м. С продвижением на северо-запад к площадям Парсанкуль, Кимирек, Учкыр, Даяхатын, Кульбешкак, Гарби, Сюзьма и др. мощность всей эвапоритовой формации резко сокращается и едва достигает 100м. Аналогичная ситуация наблюдается и на Бухарской тектонической ступени, где при минимальных значениях мощностей всей эвапоритовой формации, варьирующей в пределах от 25 до 125м, в северном и северо-западном направлениях она резко сокращается, вплоть до полного выклинивания (Газли, Тузкой, Аузбай, и др.).

Во втором разделе данной главы приводятся петрофизические характеристики горных пород юрского разреза в интервалах выделенных циклокомплексов и пачек. Для каждой выделенной циклостратиграфической единицы вдоль разреза скважины определены литология и петрофизические свойства горных пород, включая электрические сопротивления, изменения диаметра скважины, вариации потенциалов самопроизвольной поляризации, естественный и искусственный фон радиоактивности, плотностые и скоростные характеристики. При этом установлено, что каждый из выделенных стратиграфических единиц характеризуется своим полем разноса петрофизических параметров горных пород, соотношением мощностей пластов с различным гранулометрическим составом и литотипами пород.

В четвертой главе рассмотрены вопросы и доказана принципиальная возможность, применения спектрального анализа каротажных диаграмм при расчленении разрезов скважин, выявлении диагностических признаков выделенных циклокомплексов и изучении процессов осадконакопления.

Математически, процедуру спектрального анализа периодической функции можно представить как зависимость амплитуды гармонических составляющих от периода (Т) или частоты (). При использовании спектрального анализа применительно к каротажным диаграммам для выявления интервалов, соответствующих идентичным амплитудно-частотным характеристикам, необходимо отметить, что понятие частотного преобразования не следует связывать только с временными функциями, т.к. с математической точки зрения, аппарат Быстрого преобразования Фурье не зависит от физического смысла независимых переменных. Так, например, если вместо временной составляющей периодической функции будет использована пространственная переменная «Н», как единица длины, в таком представлении, результирующим значением в спектральной области будет являться пространственная частота с размерностью 1/|Н|, характеризующая число периодических изменений сигнала на единицу длины. В нашем случае исходная функция, для которой рассчитываются спектральные характеристики, представляет собой ряд наблюдений, а именно вертикальное распределение различных физических параметров горных пород, измеряемых методами промысловой геофизики. Обрабатываемые каротажные диаграммы представляют собой разночастотную запись, спектральные характеристики которой зависят от характера осадконакопления, слоистости, вариаций петрофизических свойств пород и других геолого-геофизических и технологических факторов. В связи с этим нами была использована новая технология применения спектрального анализа каротажных диаграмм, учитывающая как сами петрофизические свойства горных пород, так и мощности пластов в разрезе. Вместе с этим впервые предложено расширить информативность и применимость спектрального анализа каротажных диаграмм для решения задач изучения процессов осадконакопления, выявления отдельных фациальных зон и т.д., используя детальный анализ вариаций амплитудно-частотных характеристик от площади к площади в пределах выделенных комплексов.

В процессе проводимых исследований в данном направлении попытки получить спектры по всей выборке каждого выделенного циклокомплекса оказались безуспешными, т.к. амплитуды низкочастотных колебаний намного превосходили амплитуды высокочастотных колебаний. Общий частотный спектр F(), характеризующий каротажную диаграмму одного из методов геофизических исследований скважин с учетом мощностей пластов можно представить в следующем виде:

F() = F_т() + F_h(),

где: F_т() и F_h() соответственно, амплитудно-частотные характеристики трендовой (низкочастотной) и тонкослоистой (высокочастотной) составляющих каротажной диаграммы. При этом трендовая составляющая спектральной характеристики F_т() характеризует плавные региональные изменения в процессах осадконакопления и соподчинена с циклами низкого порядка. Высокочастотная составляющая F_h() спектра отвечает реальным изменениям процессов осадконакопления, проявившимся в интервалах более мелких рангов циклостратиграфических единиц и связана с циклами более высокого порядка.

Технология спектрального анализа каротажных диаграмм применительно к решению поставленных задач заключается в последовательном выполнении следующих процедур:

1) Создание базы данных петрофизических свойств горных пород тонкослоистого разреза, включая кажущиеся электрические сопротивления (P_k) и мощности пластов Н.

2) Формирование сигнала A=f(P_k,i, Дh_i, N, Н). Количественными информационными параметрами при выявлении диагностических признаков выделенных циклокомплексов являются совокупность амплитуд показаний одного из методов геофизических исследований скважин и дифференциация мощностей пластов, характеризующая слоистость разреза на детальном уровне. В качестве физических параметров показаний методов промысловой геофизики были использованы замеры P_k, в показаниях которых отражаются и литологические и фильтрационно-емкостные свойства горных пород, а также характер флюидонасыщения. На основе вышеизложенного в качестве сигнала для расчета спектральных характеристик предлагается использовать зависимость:

А = (P_k,ihN) / H

где, А - искомая функция (сигнал), относительно которой будет проводиться расчет амплитудно-частотных характеристик (спектры);

P_k,i - кажущиеся электрические сопротивления горных пород в пределах выделенных пластов;

- мощности пластов тонкослоистого разреза;

N - количество пластов тонкослоистого разреза;

Н - мощность всего циклокомплекса.

Таким образом, для каждого выделенного циклокомплекса составляется независимая функция, относительно которой расчитывается спектр.

3) Осреднение сигнала в заданном интервале. Данная процедура основана на использовании математического аппарата - «осреднение функции», которую целесообразно выполнять по заданным точкам или путем сглаживания функции в заданном окне.

4) Расчет высокочастотной составляющей сигнала. Данная процедура выполняется путем вычисления разницы между исходной функцией и ее низкочастотной составляющей. Эта процедура идентична применению фильтрации заданного сигнала, с сохранением высокочастотной составляющей.

5) Расчет спектральных характеристик высокочастотной составляющей каротажных диаграмм.

6) Анализ спектров. На данном этапе проводится детальный анализ амплитудно-частотных характеристик выделенных циклокомплексов, как в пределах одной скважины, так и по латерали. Выявление диагностических признаков в спектральной области выделенных идентичных циклокомплексов для различных скважин, основывается на установлении примерно одинаковых показаний амлитудно-частотных характеристик. С другой стороны, в результате анализа вариаций амплитудно-частотных характеристик для идентичных циклокомплексов в пределах нескольких скважин и площадей устанавливается характер изменчивости процессов осадконакопления.

Проведенный анализ спектральных характеристик каротажных диаграмм в интервалах выделенных циклокомплексов позволил сформулировать следующие выводы.

Анализ спектральных характеристик каротажных диаграмм в интервале I-го терригенного циклокомплекса показал наличие относительно выдержанного единичного спектра, с небольшими вариациями амплитудно-частотной составляющей. При этом высокие показания амплитуд и пониженные значения частотной составляющей наблюдаются в скважинах, расположенных на площадях Кимирек, Кушаб, Шуртан. Данная ситуация обусловлена приуроченностью этих площадей к прогибам и грабенам, где за счет быстрого темпа осадконакопления отлогался более грубообломочный материал. В то же время несколько пониженные значения амплитуд и более высокие частоты, наблюдаются в спектральных характеристиках каротажных диаграмм для скважин, расположенных на моноклиналях и склонах поднятий (Учбаш, Восточный Учбаш, Памук, Янгиарык, Кокдумалак), что свидетельствует об относительно спокойном режиме осадконакопления с образованием наряду с крупнозернистым терригенным материалом, также и среднезернистого.

Анализ спектральных характеристик каротажных диаграмм в интервале II-го терригенного циклокомплекса показал резко отличную от нижележащего комплекса картину, согласно которой в амплитудно-частотной области выделяется не один экстремум спектральной составляющей, а несколько пиков с различными параметрами, что и является диагностическим признаком выделения данного комплекса в спектральной области. Характерной особенностью данного комплекса является преобладание высокочастотной составляющей спектральных характеристик над средне и низкочастотными. Анализ спектральных характеристик нормированных каротажных диаграмм в интервале II-го терригенного циклокомплекса позволил выявить несколько главных пиков амплитудно-частотных составляющих. При этом в спектральной области, для данного комплекса, с учетом выявленных экстремумов, характерно градиентное уменьшение амплитуд с уменьшением их частотной составляющей.

Анализ спектральных характеристик каротажных диаграмм в интервале III-го терригенного циклокомплекса показал на преобладание относительно выдержанной амплитудной составляющей с небольшими вариациями частот по всей исследуемой территории. Данный разрез можно охарактеризовать как преобладание среднечастотных и среднеамплитудных составляющих в спектральной области. Однако на некоторых площадях, расположенных в центральной и юго-восточной частях Бухаро-Хивинского региона (Пасткудук, Кокдумалак, Шуртан и др.), амплитудная составляющая несколько повышена. Сильные различия в формах представления спектральных характеристик в интервалах II-го и III-го терригенных циклокомплексов свидетельствуют о наличии более контрастной границы, обусловленной переходом от континентального режима осадконакопления к прибрежно-морскому.

Характерным признаком и диагностическим критерием выделения IV-го терригенного циклокомплекса в спектральной области является наличие трех главных экстремумов амплитудно-частотных характеристик каротажных диаграмм. Эти экстремумы, аналогично амплитудно-частотным показателям II-го терригенного циклокомплекса градиентно уменьшаются с понижением их частотной составляющей. При этом амплитуда главного экстремума частотной составляющей варьирует в значительных пределах, которые зависят от тектонической приуроченности самой площади и соответственно от её расположения относительно источника сноса терригенного материала. В частности минимальные значения амплитуд в максимуме частотной характеристики каротажных диаграмм наблюдаются на площадях, расположенных в северо-западной части Чарджоуской ступени (Западный Парсанкуль, Северный Сюзьма и др.). Максимальные значения амплитуд прослеживаются на площадях Бухарской ступени (Северный Мубарек, Рудаксай и др.).

Спектральные характеристики нормированных каротажных диаграмм, рассчитанные для разрезов I-го карбонатного циклокомплекса, характеризуются единственным экстремумом амплитудно-частотного показателя. Амплитудная составляющая данного экстремума варьирует в минимальных пределах и её изменения зависят от тектонической приуроченности самой площади. В целом амплитудно-частотная составляющая каротажной диаграммы в спектральной области, характеризуется как среднечастотная с низкоамплитудными параметрами экстремумов, что и является диагностическим критерием при выделении I-го карбонатного циклокомплекса.

Расчет спектральных характеристик нормированных каротажных диаграмм для II-го карбонатного циклокомплекса проводился для всего комплекса в целом. Для этой части разреза, в спектральной области нормированных каротажных диаграмм, главным диагностическим признаком является не единичный максимум амплитудно-частотной характеристики, а несколько экстремумов в частотной составляющей. При этом наблюдается градиентное уменьшении амплитуд второстепенных экстремумов спектральных характеристик, с уменьшением их частотных составляющих. Аналогичную картину спектральных характеристик мы наблюдали и в терригенном разрезе в интервалах II-го и IV-го терригенных циклокомплексов.

Детальный анализ наблюдаемых вариаций амплитудно-частотных характеристик каротажных диаграмм в интервалах выделенных циклокомплексов поспособствовал решению задач, связанных с изучением формирования юрского седиментационного бассейна. В целом на исследуемой территории для юрского периода выделено несколько этапов развития седиментационного бассейна. При этом каждый этап геологического развития, включая его венчание, наиболее ярко проявляется в спектральных характеристиках каротажных диаграмм.

Первый этап развития юрского седиментационного бассейна соответствует формированию нижней, континентальной части нижне-среднеюрского разреза (I-ый и II-ой терригенные циклокомплексы). В период раннеюрской эпохи (I-ый терригенный циклокомплекс) на исследуемой территории накапливается терригенный материал, представленный чередованием гравелитов, конгламератов, песчаников, алевролитов и глин, причем доля грубозернистых пород увеличивается в пределах площадей, расположенных в центральных частях Каракульского, Кушабского и Бешкентского прогибов. В данный период наблюдается характерная зональность вариаций амплитудно-частотных характеристик каротажных диаграмм в зависимости от месторасположения той или иной площади. При этом в пределах прогибов формируется разрез, характеризующийся максимальными значениями амплитуд и низкими показателями частотной составляющей спектральных характеристик каротажных диаграмм. На моноклиналях в отличие от прогибов показатели спектральных характеристик каротажных диаграмм, имеют пониженные значения амплитуд и повышенные частотные составляющие, что свидетельствует о более мягких условиях и темпах осадконакопления. В разрезе II-го терригенного циклокомплекса неуклонно растет число маломощных пластов средне- и мелкозернистого терригенного материала с заметно лучшей отсортированностью, что свидетельствует о некоторой стабилизации фациальной обстановки в седиментационном бассейне. Смена характера осадконакопления отражается в резком изменении спектральных характеристик каротажных диаграмм, согласно которым здесь наблюдается преобладание низкоамплитудных и высокочастотных составляющих экстремумов в спектральной области. Вместе с этим в пределах прогибов (Кимирек, Кушаб, Кокдумалак, Шуртан и др.) в спектральной области каротажных диаграмм наблюдается преобладание пониженных частот. В то же время в пределах поднятий и на их склонах (Аккум, Парсанкуль, Испанлы, Чандыр, Матонат, Дивалкак, Пасткудук) главный экстремум частотной составляющей характеризуется повышенными значениями. При этом наблюдается постепенное уменьшение значений частотной составляющей с продвижением с северо-запада на юго-восток Бухаро-Хивинского региона. Резкое отличие амплитудно-частотных составляющих в спектральных областях каротажных диаграмм этой части разреза от нижележащей, свидетельствует о наличии более контрастной верхней границы, характеризующейся переходом от континентального режима осадконакопления к прибрежно-морскому. Данная граница, по-видимому, обусловлена завершением континентального ритма осадконакопления, в связи с чем наиболее ярко и контрастно наблюдается венчание первого этапа формирования юрского разреза.