3.2. Геолого-геофизические модели земной коры и месторождений. Картирование. Опорные геолого-геофизические профили

В настоящее время при интерпретации полевых геофизических данных происходит довольно интенсивное расширение применяемых программно-алгоритмических комплексов моделирования и инверсии, базирующиеся не только на моделях горизонтально слоистых сред. Эти комплексы и модели направлены на прогнозирование обнаружения месторождений полезных ископаемых [Неведрова Н.Н., Санчаа А.М. Применение прямых и обратных задач для интерпретации полевых данных геоэлектрики. //Обратные и некорректные задачи математической физики. Международная конференция, посвященная 80-летию со дня рождения академика Михаила Михайловича Лаврентьева, Новосибирск, 5-12 авг., 2012: Тезисы докладов. -Новосибирск. -2012.С. 282.].

В качестве примера можно сослаться на работу коллектива авторов (Шеремет Е.М., Кулик С.Н., Бурахович Т.К.) по региональному и локальному прогнозированию месторождений полезных ископаемых. В качестве основы были использованы геолого-геофизические модели месторождений в шовных зонах Украинского щита (УЩ), которые образуются, с позиций тектоники плит, в различных геодинамических условиях в ареалах шовных зон протерозойского этапа формирования [Шеремет Е.М., Кулик С.Н., Бурахович Т.К. Прогнозирование полезных ископаемых в докембрии на основе создания геолого-геофизических моделей шовных зон Украинского щита. //Геофиз. ж. -2012. -34. -№ 4, с. 273-281.].

Аналогичный подход к геолого-геофизическому моделированию можно усмотреть в ряду золоторудных месторождений Северо-Востока России, которые имеют как пространственные, так и генетические связи с гранитоидными интрузивами. Для месторождений данного типа - месторождения Бутарное и Дорожное, характерно широкое распространение магматических образований и их важная роль в локализации оруденения. Рудные тела, представленные кварцевыми жильно-прожилковыми образованиями с золотокварцевой и золоторедкометалльной минерализацией, как правило, не выходят за пределы гранитного штока. Геофизические исследования проводились с целью уточнения границ штока гранодиоритов и строения его апикальных частей, определение в пределах штока границ коры выветривания в плане и разрезе, установление положения круто и пологопадающих рудолокализующих структур, основных разрывных нарушений, зон трещиноватости, выделение даек среднего состава (дифференцированных по магнитным свойствам). Для обеспечения максимальной полноты данных был составлен комплекс геофизических исследований, включающий электропрофилирование СГ-БИЭП и СГ-ВП, магниторазведку, электрозондирования ВЭЗ-ВП, ЗСБ и измерения петрофизических параметров керна скважин. Создание информационной модели осуществлялось по строгой последовательности геофизических исследований с получением информативных параметров разной природы: пересмотр интерпретации результатов ранее проведенных на этих месторождения геофизических работ, выше перечисленные полевые геофизические работы, лабораторные петрофизические исследования образцов горных пород (плотность, магнитная восприимчивость, остаточная намагниченность, удельное электрическое сопротивление, анизотропия), построение геолого-геофизических интерпретационных схем исследуемых месторождений [Шарафутдинов В.М., Хасанов И.М. Геофизические признаки золоторудных месторождений Яно-Колымского металлогенического пояса, связанных с гранитоидами. //Геология и минерально-сырьевые ресурсы Северо-Востока России. Материалы Всероссийской научно-практической конференции, Якутск, 29-30 марта, 2012. -Якутск. -2012. С. 236-238.].

Значительную долю в структуре ресурсов рудного золота как в мире, так и в России занимают комплексные медно-порфировые месторождения. Повышение эффективности интерпретации данных геофизических методов при их поисках и разведке может быть достигнуто за счет использования петрофизических и физико-геологических моделей объектов [Орехов А. Н. Результаты геофизических исследований на медно-порфировом месторождении (Республика Тыва). //Зап. Горн. ин-та. -2011. -194, с. 197-199.].

Успешность разработки месторождений нефти и газа также связана с повышением прогнозности геологических моделей продуктивных пластов в неразбуренных зонах. При этом основной задачей является прогноз распространения и качества песчаных тел, к которым приурочены продуктивные залежи. Поскольку коллекторские свойства песчаных тел обусловлены особенностями их формирования в различных условиях осадконакопления, необходимо установить связь между петрофизическими характеристиками пород и их фациальной природой путем обоснования петрофациальных моделей. Использование последних при геологическом моделировании позволяет более эффективно прогнозировать фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС) различных фациальных литотипов, что совместно с геологическим осмыслением их концептуального распространения в объеме выделенных стратиграфических единиц приводит к снижению геологических рисков при проектировании и разработке месторождения. Под петрофациальной моделью М.А. Черевко, В.В. Каранов и др. понимают комплексную связь между ФЕС, структурными характеристиками пород по разрезу, сейсмическими атрибутами, с одной стороны, и ее фациальной принадлежностью, с другой. Указанная связь должна иметь четко заданные количественные критерии и представляться в конкретных математических выражениях по аналогии с петрофизическими моделями. По своей сути комплексная петрофациальная модель является совокупностью петрофизических зависимостей, соотнесенных с фациальными типами пород в зонах, локализация которых вне точек скважин определяется концептуальной геологической моделью и сейсмическими атрибутами [Черевко М.А., Каранов В.В., Беляков Е.О., Бочков А.С., Ситников А.Н. Петрофациальное моделирование Приобского месторождения как основа детализации геологической модели и оптимизации мониторинга разработки. //Нефт. х-во. -2012. -№ 12, с. 18-22.].

Важно обратить внимание на то, что трещиноватость горных пород является одним из значимых факторов, влияющих на формирование как физико-механических, так и коллекторских свойств пород с различной литологией. Для нефтяных компаний важнейшими вопросами поиска и освоения залежей нефти в трещиноватых коллекторах является создание методологии и технологий «прямого» прогнозирования коллекторов методами сейсморазведки. Исследования последних лет направлены на поиск связей между физико-механическими (трещиноватыми) свойствами среды и совокупностью сейсмических динамических параметров отраженных продольных волн с целью выявления и картирования аномалий этих параметров. Задача определения векторов идентификационных динамических параметров для трещиноватых объектов разных типов и классов решалась путем применения различных методов: (а) по результатам математического моделирования синтетических волновых полей; И. И. Семерикова выполнила имитационное моделирование для различных ситуаций на 49 моделях, содержащих трещины различных типов; (б) по данным физического моделирования: полевая система наблюдений МОГТ имитировалась на образцах естественных горных пород, в образцах представлялись различные ситуации разрывных нарушений; (в) по данным физического моделирования: в модели, выполненной из промышленного материала - эпоксилита, в одном из слоев имитировалась вертикальная трещиноватость, система наблюдения выполнялась в постановке 3-D; (г) по данным полевой сейсморазведки МОГТ в разных регионах на трещиноватых объектах с известной геологией («обучающие» объекты) в условиях естественного залегания пород для различных типов пород: терригенные, карбонатные, галогенные. В результате работ по исследованию связей «динамические параметры – параметры трещиноватости» установлены поисковые признаки для трещиноватых объектов в динамических параметрах отраженных продольных волн [Семерикова И.И. Применение методики распознавания трещиноватых сред в полях отраженных Р-волн с целью изучения характеристик трещинных резервуаров. //Стратегия и процессы освоения георесурсов. -2012. -№ 10, с. 171-173.: ил.].

С использованием сеточно-характеристического метода выполнено численное 2D моделирование сейсмического отклика от системы (кластера) однонаправленных субвертикальных макротрещин, сопоставимых по высоте с длиной сейсмической волны и заполненных жидкостью или газом. Исследованы состав и характер волнового отклика при регистрации горизонтальной и вертикальной компонент записи колебаний. Установлено, что наиболее энергетически выраженную основу отклика составляют многофазные фронты: (а) рассеянных продольных колебаний при заполнении трещин газом и регистрации вертикальной компоненты и (б) рассеянных поперечных колебаний при заполнении макротрещин жидкостью и регистрации горизонтальной компоненты. Исследователи установили, что в наиболее распространенных условиях разведки нефтяных резервуаров с субгоризонтальными отражающими трещинами и продуктивными пластами, насыщенными жидкостью (водой или нефтью), наилучшие возможности выявления систем флюидопроводящих макротрещин обеспечиваются регистрацией горизонтальной компонентной записи фронта рассеянных обменных (дифрагированных) волн. При газонасыщении резервуара та же задача лучше решается регистрацией вертикальной компонентой фронта рассеянных продольных дифрагированных волн [Левянт В.Б., Петров И.Б., Муратов М.В. Численное моделирование волновых откликов от системы (кластера) субвертикальных макротрещин. //Технол. сейсморазведки. -2012. -№ 1, с. 5-21.].

С.Г. Алексеев и др. предложили способ обработки данных грави- и магниторазведки с вычислением эффективных плотности и намагниченности горных пород. При создании пространственных моделей распределения этих характеристик предпочтение отдается вариантам 3D-обработки, в которых проводится учет гравитационного или магнитного поля по кругу в районе точки вычисления. Применение этого способа достаточно эффективно при наличии на исследуемой площади изометричных объектов. Этот алгоритм обработке результатов наблюдений над горизонтально или наклонно залегающими двумерными телами (горизонтальный круговой цилиндр и т. п.) приводят к искажению получаемой при вычислениях формы этих объектов и значительному увеличению расчетной глубины их залегания, что может привести к ошибкам при интерпретации полученных данных [Алексеев С.Г., Козлов С.А., Штокаленко М.Б., Смирнов В.Е. Особенности 2D- и 3D-интерпретации аномалий потенциальных полей. //Зап. Горн. ин-та. -2011. -194, с. 128-131.].

Геолого-геофизические модели геологических объектов, как показали П.В. Рекант и А.Г. Гусев, могут быть использованы с целью повышения надежности корреляции сейсмических разрезов в условиях сочленения гребневой части хребта (хр. Ломоносова) и глубоководных впадин (впадины Подводников и Амундсена). Ими впервые в сейсмической модели учтены как региональные профили МОВ, полученные с дрейфующих станций «Северный полюс», так и высокоразрешающие сейсмические данные МОВ ОГТ, опубликованные в последние годы. Предлагаемая сейсмическая модель логически увязана как с геологическими данными по Лаптевоморской континентальной окраине, так и с результатами глубоководного бурения на хр. Ломоносова по проекту IODP-302. Установлено, что осадочный чехол южной части хр. Ломоносова и сопряженных частей котловин Амундсена и Подводников имеет апт-кайнозойский возраст. Разрез осадочного чехла разделен двумя основными несогласиями кампан-палеоценового и олигоцен-раннемиоценового возраста. В осадочном чехле установлена сложнопостроенная система грабенов, которая является структурным продолжением Новосибирской системы горстов и грабенов, выделяемой на шельфе. Заполнение грабенов осадками началось в апт-альбское время и закончилось полной компенсацией последних уже в палеоценовое время [Рекант  П.В. Гусев  Е.А. Сейсмогеологическая модель строения осадочного чехла прилаптевоморской части хребта Ломономова и прилегающих частей глубоководных котловин Амундсена и Подводников. //Геол. и геофиз. -2012. 53. -№ 11, с. 1497-1512.].