Введение к работе
Актуальность темы диссертации.
Горно-геологические условия отработки месторождений минеральных солей определяются и контролируются целым рядом факторов. Аномальные особенности строения галогенных формаций создают серьезные проблемы на этапе эксплуатации и заслуживают особого внимания, т.к. их недоучет осложняет ведение горных работ и может привести к возникновению аварийных ситуаций.
Наиболее известные геологические осложнения эвапоритовых интервалов разреза, повлекшие катастрофические последствия (вплоть до затопления рудников), генетически связаны с неоднородностями строения вмещающих осадочных толщ. Проведенными ранее исследованиями (Барях и др., 1998; Горюнов, 1994; Ильин, 1988; Кудряшов; Голубев, 2006; Федосеев, 2011; Gendzwill, 1992, 1996 и др.) установлено, что одной из причин формирования аномальных («нарушенных») зон в галогенных формациях является влияние нижележащих рифогенных массивов. Помимо того, что они в значительной степени определяют пликативный структурный план вышележащих горизонтов осадочного чехла, отмечается приуроченность к ним участков интенсивного вторичного преобразования калийной залежи и перекрывающих отложений.
Выявление негативных структурных и вещественных изменений соляной толщи, сформировавшихся под влиянием фациальных особенностей верхнеде- вонско-турнейских рифогенных массивов, которые занимают более двадцати процентов площади шахтных полей Верхнекамского месторождения калийных солей (ВКМКС), представляется чрезвычайно важным для обеспечения безопасных условий его разработки. Необходимую информацию для решения данных задач могут дать результаты сейсморазведочных исследований, ориентированных на изучение подсолевых горизонтов разреза. В связи с тем, что на территории Пермского края с рифами позднедевонско-турнейского возраста и структурами их облекания связаны многочисленные залежи углеводородов, на сегодняшний день накоплен значительный объем сейсморазведочных данных, характеризующих их строение, в том числе и на территории Верхнекамского месторождения калийных солей.
Выявление связи аномальных изменений внутренней структуры и состава соляной залежи с расположенными в нижележащей части разреза рифогенными образованиями имеет большое практическое значение не только для калийной, но и для нефтяной промышленности. В ближайшей перспективе уже прорабатываются проектные решения по совместной отработке на ряде участков BKMKC одновременно запасов калийных руд и нефти.
Целью работы является разработка методики сейсмостратиграфического анализа разреза Верхнекамского месторождения калийных солей в пределах распространения позднедевонско-турнейских рифогенных образований для прогноза возможных негативных осложнений строения калийной залежи.
Задачи исследований: 1. Обобщение и анализ геолого-геофизической информации об особенностях строения территориально-совмещенных верхнедевонско-турнейских рифогенных и нижнепермских эвапоритовых отложений.
-
Комплексная региональная сейсмогеологическая оценка строения участков шахтных полей ВКМКС, территориально совмещенных с верхнедевонско- турнейскими рифогенными массивами.
-
Сравнение информативности методов сейсморазведочных исследований, ориентированных на разные горизонты разреза: подсолевые отложения и верхние комплексы пород - соленосный и надсолевой.
-
Разработка методики прогноза зон возможного аномального строения соляной толщи над рифами Березниковского палеоплато на основе результатов сейсмофациального анализа верхнедевонско-турнейской толщи.
-
Практическое опробование методики сейсмостратиграфического анализа строения разреза BKMKC в условиях различной обеспеченности данными сейсморазведки.
Научная новизна работы:
-
-
Обоснована возможность прогнозирования негативных структурных и вещественных изменений соляной толщи, осложняющих ведение горных работ, по фациальным особенностям строения верхнедевонско-турнейских карбонатных отложений, установленных по материалам сейсморазведки 2D и 3D.
-
Доказано, что наибольшая вероятность формирования ослабленных зон галогенной формации характерна для склоновых частей верхнедевонско- турнейских рифогенных массивов и зон распространения гребневых и рифово- платформенных отложений.
-
Уточнено влияние конседиментационных и постседиментационных процессов на характер негативных изменений строения и состава соляной толщи на участках развития верхнедевонско-турнейских рифогенных образований.
-
В рамках сейсмостратиграфического анализа предложена методика пообъектной интерпретации динамических и кинематических характеристик сейсмических волн, позволяющая оценить вклад литологического и структурного факторов в формирование аномальных особенностей строения иренских галогенных отложений.
Практическая значимость результатов исследований.
-
-
-
Выполнен региональный прогноз сейсмогеологического строения шахтных полей ВКМКС, территориально совмещенных с верхнедевонско-турней- скими рифогенными массивами.
-
На основе результатов применения методики сейсмостратиграфического анализа разновозрастных толщ разреза ВКМКС уточнена программа малоглубинных геофизических исследований, направленных на уточнение строения предполагаемых аномальных зон соленосной части разреза в пределах Полово- довского, Быгельско-Троицкого и Палашерского участков.
-
Результаты проведенных исследований переданы в ОАО «Уралкалий» и использованы при формировании планов геофизического доизучения участков шахтных полей с целью обоснования направлений их безопасной отработки.
Методы исследований включали анализ особенностей строения соляной и надсолевой части разреза в пределах территории шахтных полей ВКМКС, территориально совмещенных с верхнедевонско-турнейскими рифогенными массивами. По результатам обобщения материалов более 440 солеразведочных скважин рассмотрены особенности изменения в пределах данных участков шахтных полей мощности калийных пластов, содержания полезных компонентов, физико-механических свойств солей, интенсивности проявления газодинамических явлений. Проанализированы данные малоглубинной высокоразрешающей сейсморазведки, позволившие уточнить особенности строения соляной и надсолевой части разреза. Сейсмофациальный анализ строения верхнеде- вонско-турнейской карбонатной толщи осуществлялся на основе материалов сейсморазведки 2D и 3D, выполненных ОАО «Пермнефтегеофизика» на территории Соликамской впадины.
Диссертация отражает результаты исследований, проводившихся при участии автора в 2003-2012 гг. по госбюджетной и договорной тематике. Личный вклад автора заключается:
-
-
-
-
в выполнении теоретических исследований, направленных на изучение строения территориально-совмещенных галогенных и рифовых формаций в разрезе BKMKC;
-
в комплексном анализе результатов геологоразведочных работ калийной залежи и разноглубинных сейсморазведочных исследований, направленных на изучение калийной залежи и нефтеперспективных отложений;
-
в разработке методических решений для прогноза возможных негативных осложнений строения калийной залежи;
-
в разработке рекомендаций по доизучению иренской соляной толщи малоглубинными геофизическими исследованиями;
-
в теоретическом обобщении и обосновании защищаемых научных положений.
Основные защищаемые положения:
-
-
-
-
-
Приуроченность негативных изменений состояния калийной залежи, выраженных в: замещении каменной солью продуктивных пластов, уменьшении их мощности, снижении содержания полезных компонентов, прочностных и деформационных свойств, проявлении газодинамических явлений; к районам развития верхнедевонско-турнейских рифогенных массивов.
-
Зависимость распределения негативных изменений строения калийной залежи относительно палеорельефа рифовых массивов: масштабы данных процессов убывают от гребня к лагуне при промежуточном положении склона и рифовой платформы.
-
Методика сейсмостратиграфического анализа, основанная на взаимодополняющем изучении подсолевых и соленосного комплексов пород с привлечением углубленной кинематической интерпретации и атрибутного анализа для оценки степени негативных изменений состояния калийной залежи и разбраковки ослабленных участков по вкладу в их формирование литологического и структурного факторов.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается характером распределения выявленных зон аномального строения калийной залежи относительно палеорельефа позднедевонско-турнейских рифогенных образований. Обеспечивается представительным объемом бурения солеразведочных скважин и результатами малоглубинных сейсморазведочных исследований. Возможность наличия рассматриваемых аномальных участков обоснована методами математического моделирования
Публикация и апробация работы.
По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 3 из списка рекомендованного ВАК РФ. Основные результаты докладывались на различного уровня конференциях и семинарах: научно-практических конференциях ОАО «ПНГ» по проблемам современной геофизики (Пермь, 20032006), региональной научно-практической конференции «Геология и полезные ископаемые Западного Урала» (Пермь, 2005, 2009), конференции молодых специалистов Геоперспектива-2008 (Москва, 2008), XII международной научно- практической конференции по проблемам комплексной интерпретации геолого- геофизических данных при геологическом моделировании месторождений углеводородов «Геомодель-2010» (Геленджик, 2010), международном научном симпозиуме «Неделя горняка - 2010» (Москва, 2010), научных сессиях ГИ УрО РАН (Пермь, 2008-2013).
Объем и структура работы.
Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения; изложена на 161 странице. Включает 75 рисунков, 9 таблиц и список использованной литературы из 115 наименований.
Успешной работе над диссертацией способствовала творческая, доброжелательная атмосфера в коллективе отдела активной сейсмоакустики и поддержка коллег. Автор признателен сотрудникам лабораторий механики горных пород, геотехнологических процессов и рудничной газодинамики, геоэкологии горнодобывающих регионов ГИ УрО РАН за внимание к проводимым исследованиям и помощь в процессе работы над диссертацией. Автор благодарит главного инженера - заместителя генерального директора по разведочной геофизике ОАО «Пермнефтегеофизика» к.г.-м.н. Лаптева А.П. за оказанное содействие при сборе материалов.
Похожие диссертации на Прогноз строения и свойств калийной залежи на основе сейсмостратиграфического анализа разреза Верхнекамского месторождения
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
