Методы построения структурных карт

Технология созда ния оригинала новой карты называется авторскими работами.

Построение карт в изолиниях (структурных). Из всех видов карт в геологии нефти и газа чаще всего использу ются карты в изолиниях. В изолиниях изображаются нефтенасы щенность, коллекторские свойства пластов, их эффективные мощ ности, пластовые давления и многие другие параметры. Но самыми распространенными в нефтегазовой геологии являются структур ные карты — одна из разновидностей геологических карт в изолини ях. Они отображают в стратоизогипсах положение геологической граничной поверхности (кровли или подошвы пласта) относительно уровня моря.

Стратоизогипсы - это линии, соединяющие на плане точки с одинаковыми абсолютными отметками геологической гра ничной поверхности, проведенные через равные высотные интерва лы.

Другими словами, структурная карта - это карта подземного ре льефа геологической граничной поверхности.

Структурные карты хорошо поддаются алгоритмизации и последующему построению на ЭВМ. Методы по строения структурных карт применима для лю бых карт в изолиниях.

Структурные карты позволяют оценивать и анализировать условия залегания граничных поверхностей как в пределах крупных регионов, так и на отдельных разведочных пло щадях и месторождениях нефти и газа. Две структурные карты - кровли и подошвы позволяют охарактеризовать строение и условия залегания одного слоя, прогнозировать наличие или отсутствие ло вушек для залежей нефти и газа.

Несколько структурных карт позво ляют установить взаимное расположение различных геологических граничных поверхностей, например, совпадение или смешение сводов локальных поднятий. При наличии разрывных дислокаций на структурной карте показываются линии пересечения структурной поверхности с ними.

Структурная карта дает представление о строении недр и воз можность правильно и целенаправленно планировать проведение поисковых и разведочных работ, определять контуры открытых скоплений, нефти и газа, оценивать их запасы и проектировать раз работку месторождений.

Структурные карты строятся по данным бурения, или по геофизическим профилям. В зависимости от качества и количества исходных данных, а так же геологического строения района чаще всего пользуются следующими методами построения структурных карт инвариант, способом треугольников, схождения и профилей. При применении любого из методов сначала необходимо определить масштаб будущей карты и величину сечения изолиний. В геологической практике масштаб структурной карты обычно обусловлен геологическими задачами и обоснованностью фактическим материалом.

Наиболее распространенные масштабы: 1:5000, 1:10000, 1:25000 , 1:50000 и 1:100 000. Затем на топооснову наносят расположение скважин. На практике количество точек (скважин), необходимых для построения структурной карты, варьируется от 0,6-0,3 на 1 км 2 для масштаба 1:200 000 до 6-12 для масштаба 1:10 000 При выборе сечения изогипс, основным правилом является дос таточная детальность карты и неперегруженность ее лишними ли ниями. При пологом залегании геологической граничной поверхно сти оно обычно берется равным 5 или 10 м , для крутопадающих по верхностей - 25, 50 и 100 м . Сечение определяется также и масштабом карты: чем крупней масштаб карты, тем меньше сечение изогипс, а также количеством скважин, по данным которых построена данная карта.

Существуют различные подходы к выбору сечения стратоизогипс, но, в общем, необходимо, чтобы в зонах самого большого сгущения изогипс просвет между ними был бы не менее 2 мм , иначе они сольются. В тех случаях, когда стратоизогипсы оказываются слишком редкими, между ним на отдельных участках можно проводить дополнительные, с половинным сечением. Как правило, для построения учебных структурных карт бывает достаточно 10 стратоизогипс. Тогда для определения их сечения необходимо вычислить разность между максимальной и минимальной абсолютными отметками структуры (с учетом знаков), полученное число разделить на 10 и округлить.

Обычно сечение изогипс округляется до 5, 10, 25, 20, 100 и т.д. Затем следует, проанализировав фактический материал, установить примерную форму структуры, наметить ее ось, линии максимальных и минимальных отметок. Для простейших оценок руководствуются обычно следующими признаками: · если в центральной части площади абсолютные отметки геологической опорной поверхности больше, чем на ее периферии - перед нами антиклиналь; · если в центральной части площади абсолютные отметки меньше — синклиналь; · если значения абсолютных отметок имеют тенденцию уменьшаться в каком-либо направлении - перед нами моноклиналь.

Построение структурных карт методом инвариантных линий и скатов. Это самый простой метод построения структурных карт. Он наиболее успешно применяется в тех случаях, когда изображаемая структурная поверхность имеет облик горного хребта или долины. После определения сечения стратоизогипс и выбора высотных отметок последовательность работы следующая. 1. Анализируют высотные отметки и выделяют инвариантные линии — как скелет изображаемой поверхности. Эти инвариантные линии соответствуют линиям «водоразделов», или «тальвегов», на поверхности структуры (рис. 1а,б). 2. Намечают линии скатов (склонов) будущей поверхности, в основном перпендикулярно линиям инвариант (рис. 1в). Удобно, если линии скатов проходят через скважины. 3. На линиях инвариант и скатов путем линейной интерполяции отмечают точки, соответствующие выбранным для данной карты абсолютным отметкам стратоизогипс. 4. Соединяют одноименные отметки плавными линиями, начиная от самой высокой или самой глубокой, следя за тем, чтобы стратоизогипсы не пересекались. 5. Надписывают стратоизогипсы в их разрывах (рис.1 г) Рис.1 . Последовательность построения на плане изолиний топографической поверхности методом инвариантных изолиний ( по В.А. Букринскому) Построение структурных карт методом треугольников. Метод треугольников - один из наиболее распространенных способов построения структурных карт в геологической практике. Чаше всего он применяется, если территория разбурена равномерной сетью скважин, а картируемые структурные формы предполагаются изометричными или брахиморфными. Этот метод заключается в том, что структурная форма представляется в виде системы плоскостей, каждая из которых строится по трем точкам. На рис. 2 показано такое представление поверхности Р по пяти скважинам. Эта поверхность представлена четырьмя треугольниками ABC , ВСД, ДСЕ, ЕСА. Рис.2. Представление произвольной поверхности, вскрытой пятью скважинами, системой треугольников. При применении метода треугольников после нанесения скважин, определения сечения стратоизогипс и общего анализа структуры приступают собственно к построению структурной карты. Работа проводится в следующей последовательности: Разбивка на треугольники. Для этого соединяют между собой точки расположения смежных скважин, в результате чего получается система треугольников. При этом можно соединять только те скважины, между которыми поверхность залегает моноклинально.

Стороны треугольников не должны пересекаться друг с другом и не должны пересекать ось структуры, а треугольники должны быть как можно более равносторонними. Вдоль каждой стороны треугольника предполагается равномерное изменение абсолютной отметки пласта. На рисунке 3 приведен вариант возможной разбивки площади на треугольники.

Линейная интерполяция - пропорциональное деление расстояния между скважинами согласно выбранному сечению стратоизогипс (рис.3). Для этого нужно найти те места на отрезках между скважинами, где должны проходить изогипсы (при выбранном сечении). Рис.3. Разбивка площади на треугольники и интерполяция: 1- скважина, 2-номера скважин и абсолютная отметка маркирующего горизонта, 3- предполагаемая ось складки.

Построение стратоизогипс.

Полученные на сторонах треугольников значения изогипс для удобства построения карты надписываются, и одноименные значения соединяются плавными ли ниями, начиная от максимальных или минимальных значений стратоизогипс.

Значения приведенных глубин изогипс подписываются в их «разрыве», причем основание цифр должно быть направлено вниз по наклону структурной формы (рис.4). При одинаковой крутизне геологической поверхности (одинаковом угле падения) изогипсы пройдут на одинаковом расстоянии друг от друга. При уменьшении углов паления расстояния между изогипсами увеличи ваются (они как бы расходятся), а при увеличении - уменьшаются (наблюдается их сгущение) точно так же, как это происходит с зало жением пласта или горизонталями рельефа. Рис.4. Построение стратоизогипс.

Построение структурных карт методом схождения. Метод схождения применяется в тех случаях, когда для построе ния структурной карты недостаточно данных по скважинам. При поисково-разведочных работах верхние горизонты, как правило, изучены бурением гораздо лучше, чем нижние, глубоко залега ющие пласты.

Поэтому на практике при построении структурных карт более глубокозалегающего горизонта по единичным скважинам, используют, кроме этих данных, и структурную карту вышележащего горизонта. Этот метод получил название метода схождения.

Применение этого метола возможно в том случае, если исследуемый горизонт вскрыт ограниченным числом глубоких скважин (не менее чем 3—4), равномерно расположенных по площади, а по одному из горизонтов верхней части осадочного чехла имеется структурная карта, точность которой обоснована большим количеством факти ческого материала. Метод схождения применим в районах с про стым тектоническим строением. Он особенно важен в районах с несоответствием структурных планов по различным граничным геоло гическим поверхностям. Метод схождения нельзя применять в рай онах развития рифовых массивов, а также в зонах выклинивания от дельных комплексов пород, при некомпенсированном осадкона коплении и перерывах в осадконакоплен ии и размывах. Этот метод находит обязательное применение на первых этапах поисково-раз ведочных работ.

Сущность метода заключается в изучении характера изменения вертикальных мощностей между двумя геологическими поверхнос тями - первой (опорной), по которой имеется подробная структур ная карта, и второй (картируемой), по которой ее следует построить.

Следовательно, предварительным этапом в построении структурной карты методом схождения является построение карты равных вертикальных мощностей (карты изохор). Точность построения структур ной карты по нижней поверхности зависит от достоверности карты вертикальных мощностей.

Однако, в любом случае, она позволяет судить о соответствии или смешении свода структуры, а также наметить места расположения новых поисковых и разведочных скважин на изучаемой площади. Для построения структурной карты по более глубоко залегающей геологической поверхности Б, вскрытой малым количеством сква жин, необходимо сначала построить структурную карту по верхней граничной поверхности А, которая в достаточной степени изучена бурением методом инвариант или методом треугольников, так как мощность менее подвержена изменениям, чем структурная поверх ность. В скважинах, вскрывших обе геологические поверхности, опре деляют вертикальные толщины комплекса пород, заключенного между поверхностями А и Б. Для этого в каждой из этих скважин из альтитуды верхней поверхности А нужно вычесть альтитуду нижней поверхности Б. Полученные значения мощностей отложений под писать у соответствующих скважин. 1. Разбить отрезки между скважинами на треугольники аналогично тому, как это делалось в предыдущей работе. 2. Провести интерполяцию между скважинами и соединить точки с одинаковыми значениями толщин плавными линиями, получая карту (изохор), отражающую закономерности изменения вертикальных расстояний между указанными поверхностями.

Сечение изохор по возможности должно соответствовать сечению изогипс карты верхней поверхности (рис.5). Рис.5. Карта вертикальных мощностей (карта изохор): 1- скважины; 2- номера скважин и вертикальные мощности толщи, заключенной между поверхностями А и Б; 3- изохорылинии равных вертикальных мощностей. Если градиенты изменения толщин между скважинами значительны или, наоборот, слишком малы, можно изменить сечение изохор, но это несколько усложнит построение структурной карты по нижней граничной геологической поверхности. 3. Совместить структурную карту верхней граничной геологической поверхности А (рис. 16.4) с картой изохор. В точках пересечения изохор со стратоизогипсами поверхности А путем вычитания находят значения абсолютных отметок поверхности Б. В зависимости от положения граничных геологических поверхностей относительно нулевой поверхности (уровня моря) могут получиться положительные или отрицательные значения приведенных глубин поверхности Б (рис. 6). Рис.6. Структурная карта, построенная методом схождения: 1- стратоизогипсы поверхности А; 2-изохоры; 3- стратоизогипсы поверхности Б. 4. Соединить плавными линиями точки, имеющие одинаковые приведенные глубины поверхности Б. В результате получится структурная карта по этой нижней поверхности.

Описанное проведение изогипс для поверхности Б возможно при условии одинакового сечения изолиний поверхности А и карты изохор. При их разном сечении после определения приведенных глубин залегания поверхности Б в промежуточных точках необходимо провести между ними дополнительную интерполяцию, предварительно выбрав сечение стратоизогипс. 5. Подписать значения стратоизогипс.

Построение структурных карт методом профилей. Метод профилей, как правило, применяется в сложных в тектоническом отношении районах, и является основным при построении структурных карт, так как и буровые скважины, и сейсмические работы проводятся в основном по профильной системе. Этот метод особенно важен при изучении геологического строения нефтяных и газовых месторождений, имеющих разрывные нарушения, так дает возможность трассировать на плане дизъюнктивные дислока ции. А это, в свою очередь, позволяет правильно прогнозировать размещение залежей.

Профили скважин закладываются обычно ряду поперечных (вкрест предполагаемого простирания структур), реже - продольных профилей.

Иногда эти ряды соединяются связующим профилем, располагаемым перпендикулярно им. Для построения структурной карты методом профилей необходимо иметь изучаемой площади минимум три геологических профильных разреза, которые составляются по данным пробуренных скважин в масш табе строящейся карты. На разрезах исходя из целей и задач работы выделяется геологи ческая поверхность - кровля опорного (маркирующего) или про дуктивного горизонта, по которой необходимо построить структур ную карту (рис. 7). Если картируемая территория разбита разло мом на два блока, то плоскость разрывного нарушения (за исключением случая его вертикального положения) дает на плане две проекции следов пересечения с ним кровли пласта, которые являются границами блоков локального поднятия (складки): одна — верхнего, а другая — относительно опущенного.

Разрыв сплошности геологи ческой поверхности на структурной карте отображается разрывом изогипс.

Порядок построения структурной карты методом профи лей следующий. На планшете (или плане местности), где обозначены точки рас положения пробуренных скважин, показать линии расположения профилей. На каждую из линий профилей перенести абсолютные отметки маркирующего горизонта. Для этого отложить от края разреза рас стояния, соот ве тствующие точкам пересечения маркирующего го ризонта последовательно со всеми пересекаемыми им горизонталями.

Построить линии изогипс выбранной геологической поверхности. Рис.7. Построение структурной карты I методом профилей.

Профили II : а-1- 1’ ; б-2- 2’ ;в-3- 3’ . (по В.А. Букринскому). Построение карт методом количественного фона. При составлении карт методом количественного фона сначала составляется карта в изолиниях. Затем промежутки между изолиниями закрашиваются в принятые для этих интервалов значений цвета или заполняются соответствующим крапом. При этом следует учитывать физиологические особенности восприятия изображений. Число одноцветных градаций (оттенков) на карте не должно превышать семи. Если необходимо показать большее количество градаций, можно сделать двухцветную шкалу. В ней оптимально все более яркими оттенками теплого цвета (красного, коричневого) показать интервалы возрастающих положительных значений или зна чений, больших среднего. Все более яркими оттенками холодного цвета (голубого, лилового, зеленого) показать интервалы возрастающих отрицательных значений или значений, меньших среднего. Если есть необходимость пользоваться многочисленными цветами, их желательно расположить в последовательности расположения спектральных цветов — от фиолетового до красного и коричневого. При выборе оттенков цветов часто более интенсивно закрашивают участки с большими значениями признака, как на хорошо знакомых всем географических картах показываются высоты и глубины рельефа.

Однако, например, на тектонических картах при изображе нии мощностей осадочного чехла на платформах, оттенки цвета обратные - чем глубже залегает фундамент, тем бледнее оттенок. Мы как бы хуже видим глубины. Если карта черно-белая, то используют крап или штриховку. При этом исходят из того же принципа — чем больше значение картируемого признака, тем интенсивнее должны быть крап или штриховка.

Отрицательным значениям соответствует горизонтальная штрихов ка, положительным - вертикальная. К этому правилу также не сле дует подходить догматически. В тех случаях, когда карта дополняет ся точечными и линейными знаками, целесообразно более интен сивным крапом заполнить участки, на которых меньше дополни тельных знаков.

Построение карт методом качественного фона. При составлении карт методом качественного фона сначала карту наносятся точки (области), в которых известен картируемый признак. Затем промежутки между одинаковыми признаками зашиваются в принятые для данного признака цвета или заполняются соответствующим крапом.

Граница между областями с различными признаками проводится на середине расстояния, между ними или ищутся дополнительные косвенные признаки картируемых границ или проводятся дополнительные исследования по поиску картируе мой границы. Если картируются выходящие на дневную поверхность породные тела, большую помощь при составлении карты ока зывают материалы аэрокосмических съемок (МАКС). Особенности восприятия изображений учитывают так же, как и ранее, однако при использовании метода качественного фона сосед ние площади должны быть возможно более контрастными. Число одноцветных градаций (оттенков) на карте не должно превыше семи, иначе их чрезвычайно трудно различать между собой. В тех случаях, когда необходимо картировать пересечение то пографических поверхностей (например, пересечение наклонно за легающих слоев и рельефа), работу начинают с построения молодых (верхних) геологических границ.

Построение карт по геологическим описаниям. При горизонтальном залегании слоев поверхности их напластования практически совпадают с горизонтальными плоскостями, по этому очертания геологических границ повторяют горизонтали ре льефа, параллельны или совпадают с ними.

Задача изображения геологических границ, следовательно, сводится к проведению геологич еской границы, найденной хотя бы в одной точке по склонам одной и той же высоте. Если на территории имеется несколько возвышенностей, склоны которых включают высоту найденной границы она пройдет по всем склонам.

Понятие «горизонтальное зале гание» условно, так как идеально горизонтальные поверхности наслоения в земной коре не встречаются. Карта наклонно залегающих пластов строится по данным опорных полевых наблюдений с помощью «заложения». Опорные наблюдения, как правило, делаются на контактах горн ых пород различного геологического возраста. В точках наблюден ий геологами описаны эти контакты, выделены слои (проведена стратификации пород), охарактеризованы их строение и состав, проведены замеры элементов залегания.