ГлавнаяВопрос о выборе поверхностей для структурного и палеоструктурного анализов чрезвычайно важный. Как было показано выше, границы зональных и региональных (равно, как и других) циклитов (стратомов) имеют различный характер и природу. Для региональных, зональных и тем более локальных структурных построений наиболее пригодна подошва циклитов, а для палеоструктурных соответственно — структура па начало формирования каждого из циклитов. Эта граница является практически изохронной в отличие от двух других — верхней и внутренней. Первая является скользящей из-за размыва на той или иной части региона, бассейна, а вторая — фациально-скользящей во времени и пространстве.
В пределах локальных участков (и, может быть, даже одной структурно-фациальной зоны) скольжение границы между гемициклитами будет незначительным, и эту поверхность тоже можно принять за изохронную и использовать при структурных построениях и палеоструктурных реконструкциях. Названные границы являются обязательными в приведенных примерах таблицы разбивок (табл. 6, 7).
В случае явного размыва и наличия эрозионной поверхности карта по подошве стратома не будет, строго говоря, отражать его структуру. Поэтому в таком случае используются для структурных построений репера несколько выше основания стратома, если они имеются и достаточно выдержаны. Так, например, в разрезе мотской серии венд-кембрия Сибирской платформы такими реперами могут быть границы подошвы «реперов» M1, M2, M3 и M4.
Литмоструктурный анализ предполагает построение структурных карт по подошве (или реперу в основании) всех выделенных в разрезе зональных и региональных стратомов. Так, по подошве каждого из семи зональных стратомов палеогена Нижнекамчийского прогиба Болгарии, по подошве всех пяти регостратомов мотской серии венд-кембрия Сибирской платформы построены структурные карты. При этом использовались как ручная, так и автоматизированная обработка данных. Принятая при этом методика автоматизированного машинного построения структурных карт приводится ниже. Из сравнения структурных карт, построенных исследователем, и машинной видно, что вторая карта отличается несколько большей детальностью при сохранении общих черт. Поэтому в структурном анализе целесообразно учитывать машинный вариант карт.
При палеоструктурном анализе используются такие же поверхности (подошвы РГС), что и при структурном, в случае необходимости — и промежуточные, реперные внутри стратомов. Так была построена серия из девяти палеоструктурных карт и профилей для расшифровки истории формирования структуры Нижнекамчийского прогиба. Аналогичные палеоструктурные построения и анализ выполнены для Непско-Ботуобинской антеклизы Лено-Тунгусской нефтегазоносной провинции. При этом также использовался машинный вариант построения палеоструктурных карт. Из сравнения карты, построенной с использованием ЭВМ, с обычной картой, как и в случае со структурными картами, следует, что в первом варианте карта более детальная.
В дальнейшем необходимо проверить, насколько эта деятельность подтверждается бурением.
Как известно, ловушки углеводородов, в том числе крупных скоплений, нередко связаны с палеорельефом, с его эрозионными формами, а не со структурой. Так И.М. Губкиным были обнаружены рукавообразные, «шнурковые» залежи в майкопских глинах Предкавказья. В Западной Сибири «шнуркового» типа залежи, связанные с русловыми отложениями, обнаружены в составе нижнеюрских отложений (шеркалинский горизонт песчаников) тю.менской свиты Красноленинского свода. Подобного типа «шнурковые» залежи известны в толще палеогена Ферганской депрессии и многих других нефтегазоносных регионов. Интерес к палеогеоморфологическим ловушкам в последние годы усилился в связи с резким сокращением во многих регионах мира неразведанных традиционных антиклинальных ловушек углеводородов («фонда структур»).
Появилось немало публикаций,посвященных методике палеогеоморфо-логического анализа. Одной из таких сводок по данной проблеме является монография Ч.Э.Б. Канибира «Палеогеоморфология нефтегазоносных песчаных тел», в которой приводится немало примеров разнообразных типов залежей, связанных с палеорельефом. Переводчики с английского этой монографии М.М. Грачевский и С.В. Кучерук в своем предисловии дополняют эти примеры залежами в погребенных барах XVII пласта (окобыкайская свита) сахалинского месторождения Гиляно-Абунан. Залежь месторождения Кенниек в отложениях докунгура Прикаспийской впадины и «заливообразные» залежи Северокавказской моноклинали, по их мнению, связаны с формами песчаников подводных конусов выноса.
В системно-литмологическом ключе проблема палеогеоморфологических исследований приобретает новое звучание.
Зная стратиграфические уровни перерывов и размывов, целесообразно проведение палеогеоморфологического анализа, который сводится к двум связанным между собой задачам: 1) выявление формы эрозионной поверхности и 2) выявление формы тел (проницаемых), выполняющих эрозионные понижения.
Ловушками могут быть и сами эрозионные останцы, и тела, выполняющие пониженные, а иногда и выровненные участки рельефа. Методика литмопалеогеоморфологического анализа еще только разрабатывается, но совершенно очевидно, что она весьма важна в общем комплексе палео-геофизических исследований, в том числе и по сейсморазведочным данным. Основой для такого анализа будут литмостратиграфическая схема и таблица литмостратиграфических разбивок скважин, а также сейсморазведочные данные. Представление о палеорельефе к концу того или иного перерыва и размыва можно получить из анализа карты мощностей верхней половины (или лучше части ее) зонального или регионального стратома. При этом в качестве нижней поверхности желательно брать не поверхность, разделяющую стратом на две половины, а репер как можно ближе к его кровле, к явной или предполагаемой поверхности размыва.
Форма песчаных тел, выполняющих эрозионные углубления, выявляется на основе анализа карты изопахит этих тел, построенной по данным бурения и сейсморазведки. Подобные построения и анализ крайне необходимы для продуктивных послеперерывных (базальных) отложений венд-кембрия Сибирской платформы. Базальные проницаемые отложения регостратомов этой серии имеют весьма изменчивую мощность и прихотливое, нередко мозаичное площадное распространение.
Все указанное выше по поводу построения структурных, палеоструктурных и палеогеоморфологических карт в полной мере относится и к профилям, которые призваны дополнить (подчеркнуть) выявленную структурную, палеоструктурную и палеогеоморфологическую ситуацию по заданному направлению. На рис. 53 показаны примеры профилей подобного рода. Нa профилях более отчетливо видна существенная перестройка Нижнекамчийского прогиба в начале олигоцена.
Структурные, палеоструктурные, палеогеоморфологические и прочие карты являются одним из основных видов представления геологических моделей. Степень соответствия модели реальному геологическому объекту часто зависит от множества субъективных факторов: профессионального уровня, опыта и интуиции геолога, полноты данных и др. С целью уменьшения роли субъективного фактора и сокращения сроков построения карт с конца 60-х годов стали применяться автоматизированные способы.
Обзор машинных методов построения карт содержится в ряде работ. Существующие методы построения и описания геологических карт поверхностей делятся на две группы: аппроксимационные и интерполяционные. Практика показала, что первые предпочтительнее. Последние создают иллюзию точности, так как не обладают достаточно надежными фильтрующими свойствами.
Все существующие методы построения карт используют прогнозирующие гипотезы о непрерывности функции распределения исследуемого параметра. А так как почти все поля геологических параметров можно считать непрерывными или кусочно-непрерывными, то для различных геологических параметров метод построения карт остается одним и тем же и не зависит от природы изучаемого поля параметра.
Качество машинного построения карт обусловлено правильным выбором математической модели, приведшим к образованию наблюдаемого поля параметра, и достаточной обеспеченностью исходной информацией. При малом числе точек наблюдения теоретическая поверхность обладает низкой степенью прогноза. Эти свойства можно улучшить, если ввести более сложные гипотезы относительно закономерностей поведения параметра.
Наиболее перспективным направлением, получившим развитие в работах сотрудников ЗапСнбНИГНИ, является использование для построения карт методов теории кусочно-полиномиальных приближений или сплайнов. Использование обобщенного сглаживающего сплайна в качестве аппроксимирующей функции при фиксированном числе аппроксимирующего ряда позволяет получать наилучшее в среднеквадратическом смысле приближение построенной карты к экспериментальным данным.
Достаточно полное изложение теории сплайнов приведено в работе Дж. Алберга и др. Математический одномерный сплайн третьей степени представляет непрерывную функцию с непрерывной первой и второй производными, в то время как третья производная может претерпевать разрыв с конечным скачком в так называемых узлах сплайнов; производные более высоких порядков равны нулю.
Одно из замечательных свойств сплайн-функций, как справедливо отмечают Р.М. Бембель и Р.М. Горбачева, сформировано в 1957 г. в теореме Холлидея: кубический сплайн среди всех функций f(x), имеющих на конечном интервале [а, в] непрерывную вторую производную, удовлетворяет условию минимума интеграла:
Это свойство часто называют свойством минимальной кривизны. Видимо, благодаря ему сплайны являются наилучшим приближением для описания геометрии тяжелых балок: физический принцип минимума потенциальной энергии приводит к минимуму кривизны.
Впервые использовать дважды кубические сплайны для построения карт параметров предложили Р.М. Бембель и Р.М. Горбачева. Им же принадлежит идея «склейки» полигонов при построении карт и упорядочение их по количеству информации. Проводя аналогию между деформацией балки и образованием структурных элементов в геологическом разрезе, они сделали вывод, что кубический сплайн является также математической моделью, описывающей структурные формы. Задача построения карт параметров с учетом априорной информации на основе аппроксимации дважды кубическими сплайнами была реализована В.И. Пятковым, А.И. Сидоровым и И.Г. Хорошевым. Метод построения карт в изолиниях, основанный на оценке коэффициентов сплайна как задачи линейного программирования, разработали А. М. Волков и В.М. Яковлев. Группой авторов составлен программный комплекс REGIN для ЭВМ серии ЕС, основанный на использовании сплайн-функций при решении задачи построения структурных карт на большие территории.
Методика построения сводных структурных карт, как и при традиционном способе построения, состоит из двух этапов: сначала отрисовываются карты на отдельные локальные площади, изученные детальными исследованиями, а затем производится их увязка.
Исходными данными для построения карты служат координаты точек наблюдений и информация о замерах картируемого параметра в этих точках. Причем на характер расположения точек не накладывается никаких ограничений, т.e. они могут быть расположены не по строгой сетке. Кроме этого задаются размеры прямоугольного локального участка, которые определяются величиной заданного шага между узлами сетки.
Алгоритм машинного построения карты геологического параметра осуществляется в следующей последовательности.
Шаг 1. Заданная территория программно разбивается на прямоугольные участки с учетом перекрытия смежных участков на один шаг сетки, на которой строится сплайн-функция. Перекрытие смежных участков производится с целью увязки их по значениям функции и первой производной и исключения краевых эффектов на границах склейки.
Шаг 2. Упорядочение участков по степени их изученности.
Шаг 3. Построение карты по локальным участкам и их увязка. Она начинается с наиболее изученных участков, в соответствии с их упорядоченной последовательностью. Процедура построения карт первых и последующих участков различна. Самые первые участки отстраиваются, не имея общих границ. Они окружены участками, где построения еще не производились. В этом случае карта строится по значениям параметра в точках, расположенных в пределах данных участков, с учетом априорно заданной поверхности.
При построении карты участков, имеющих общие границы с полигонами, отстроенными раньше, дополнительно учитываются значения в узлах сетки, являющихся общими. Эта операция обеспечивает надежную увязку всех полигонов, что позволяет в конечном итоге построить карту на заданную территорию.
В программном комплексе REGIN заложены широкие возможности по качеству и количеству используемой исходной информации: наблюденные и расчетные значения глубины в точках, элементы залегания; учет разных по типу априорных сведений (структурные карты на разные горизонты и участки, простирание складок, региональное изменение мощностей и глубины залегания картируемой поверхности).
Широкое внедрение современных ЭВМ в нефтяную литмологию — эффективное средство математического моделирования сложных геологических поверхностей.