Григорьев М.Н., Веренинова О. Г., Даниэль Е. Д.,
Геологический компьютерный центр «Гекон» (гг. Москва-С.-Петербург),
e-mail: geconmsk@gecon.ru
Хроностратиграфические схемы (далее ХСС) широко применяются при сопоставительном анализе эволюции осадочных, в том числе нефтегазоносных, бассейнов. В общем виде они представляют собой двумерную «таблицу»: по вертикали расположена временная шкала (в миллионах лет), по горизонтали расположены графы, соответствующие выбранным элементам тектонического, нефтегеологического или иного районирования, расположенные в необходимой последовательности.
В зависимости от целей анализа ХСС могут содержать литостратиграфическую нагрузку, данные о скоростях осадконакопления и обстановках седиментации, фазы тектоногенеза, распределение нефтегазопроизводящих толщ, нефтегазоносные комплексы с указанием региональных, субрегиональных, зональных покрышек и коллекторов и т.п.
Использование единого вертикального масштаба в миллионах лет, отражающего длительность геологических процессов и не зависящего от мощности отложений, обеспечивает представительную латеральную событийную корреляцию. В зависимости от задач исследований вертикальный масштаб может быть указан с требуемой степенью детальности. При региональных и межрегиональных сопоставлениях модели легко приводятся к единому масштабу.
Наиболее информативно создание для исследуемого региона серии ХСС, последовательно характеризующих как литостратиграфическую особенность территорий, так и эволюцию режимов тектоногенеза и седиментогенеза, стадии рудо — и нафтидогенеза. Подобные серии ХСС ранее нами было предложено называть формализованными информационными моделями (ФИМ). Важной особенностью такого подхода является возможность последующего анализа архитектуры осадочных бассейнов с целью реконструкции литодинамических систем. Для территории России выполнен ряд построений, характеризующих осадочные бассейны, расположенные как на суше, так и на прилегающих шельфах (работы ИГиРГИ Минэнерго, ВНИИОкеангеология, Минприроды и др.).
До недавнего времени для создания ФИМ в основном использовались программные средства, обеспечивающие графическое отображение данных и хранение информации в виде файлов графических форматов (AutoCAD и т.п.). Использование ГИС-технологий для создания и ведения информационных моделей упрощает и ускоряет их создание (сквозные легенды, автоматическое построение и другие операции). Кроме того, ГИС предоставляют ряд новых возможностей анализа, превращая графические формы в информационные системы, обеспечивающие поиск, визуализацию, формирование категорий, анализ по комбинациям требуемых запросов, использующих территориальные, хроностратиграфические, литологические и иные характеристики составляющих системы.
В качестве исследовательского прототипа нами создана модель Волго-Уральской нефтегазоносной провинции (НГП).
Задачи создания модели
На первом этапе создания модели решались следующие геологические задачи:
- Визуализация литостратиграфической структуры средне-верхнепалеозойского (девонско-пермского) разреза: как региона в целом, так и отдельных его частей в соответствии с тектоническим и нефтегазогеологическим районированием;
- Отражение изменений особенностей литологического состава пород в масштабе геологического времени;
- Прослеживание региональных стратиграфических перерывов и их длительности;
- Анализ литологической изменчивости пород в двух генеральных направлениях: к Прикаспийской впадине (север-юг) и к Предуральскому прогибу (запад-восток);
- Характеристика литологического состава пород в объектах разного иерархического уровня (нефтегазоносная область (НГО) и ее части; тектонические элементы, составляющие НГО и их географические части; субъекты федерации, территориально входящие в выделенные элементы);
- Выделение нефтегазоносных комплексов пород с характеристикой преобладающих типов нафтидов;
- Обеспечение возможности выбора объектов для последующего анализа по определенным критериям (или их сочетанию).
Компоненты модели
Разработанная система включает следующие компоненты:
- Карта Волго-Уральской НГП с элементами тектонического, нефтегазогеологического, административного районирования;
- Визуализированная графическая модель литостатиграфических разрезов НГО, их тектонических элементов, их географических частей, представленных в виде двух сопряженных профилей;
- База данных по литологии, стратиграфии и иным характеристикам средне-верхнепалеозойских отложений Волго-Уральской НГП, помещенная в атрибутивные и дополнительные справочные таблицы.
В основу литостратиграфических схем Волго-Уральской нефтегазоносной провинции положены новейшие региональные стратиграфические схемы среднего и верхнего палеозоя Восточно-Европейской (Русской) платформы, изданные ВСЕГЕИ в 1990 г. Представленные территории относятся к основным нефтегазоносным областям Волго-Уральской провинции, обладающим наибольшими начальными суммарными ресурсами углеводородов. Порядок расположения нефтегеазоносных областей на схемах соответствует условно меридиональному направлению (профиль АА) и широтному (профиль ВВ). Внутри НГО охарактеризованы составляющие их крупные тектонические элементы (своды, впадины, прогибы) и их географические части, а также Камско-Кинельская система прогибов, рассекающая всю Волго-Уральскую антеклизу по девонско-каменноугольным отложениям. Линии генерализованных профилей и охарактеризованные объекты приведены на рис. 1.
Рис. 1. Территория, охарактеризованная информационной моделью
Волго-Уральской НГП. НСР — плотность начальных суммарных ресурсов.
Принципы формализации данных
Формализованная информация представлена в виде привычных литостраграфических колонок, преобразованных для возможности манипулирования в системе ГИС в наборы полигональных, линейных и точечных объектов. В виде колонок отражена литология девонско-пермских отложений как основной нефтегазонасыщенной части разреза. Подразделения общей стратиграфической шкалы (системы, отделы, ярусы) привязаны к шкале геологического времени палеозоя. Там, где не известны достоверные датировки, численные значения границ подразделений не указаны, а их границы к временной шкале привязаны условно, на основе дополнительных данных или в соответствии со сложившимися представлениями. Единицы региональной стратиграфической шкалы имеют литологическую характеристику — горизонт, местные единицы — свиты и пачки. Имеются случаи, когда несколько горизонтов близкого вещественного состава и палеонтологической характеристики не расчленены и показаны единым блоком (воронежский, евлановский и ливенский горизонты, задонский, елецкий и лебедянский, малевский и упинский в Прикамской НГО и т.д.)
Элементарной единицей системы являются цветные полигональные и точечные объекты, которые в совокупности обозначают литологически однородный и стратиграфически неделимый объем горных пород или стратиграфический перерыв. Размер полигонального элементарного объекта определяется длительностью (высотой) соответствующего стратиграфического подразделения в масштабе данной схемы (принят масштаб геохронологической шкалы 1 см — 2 млн. лет). Ширина объекта пропорциональна условной доле литологического типа в разрезе. При этом доля пород оценивается по следующим качественным условиям: преимущественное распространение, равнозначное с другими породами распространение (переслаивание), подчиненное распространение — прослаивание (присутствие в прослоях, линзах). Точечными объектами отображены такие литологические особенности разреза как биогермные постройки, типы известняков, присутствие конгломератов, битуминозность, гипсоносность горных пород. Литологический состав пород стратиграфического подразделения отображен в порядке увеличения грубозернистости отложений в ряду био(хемо)генные — обломочные породы. Эта формализация позволяет отобразить особенности гранулометрического состава и поведение этих особенностей в интересующей хроностратиграфической части разреза.
Все элементарные полигональные объекты сгруппированы в вертикальные и горизонтальные ряды. Хроностратиграфические подразделения в виде полигонов помещены в вертикальный ряд системы. А выделенные по территориальному принципу в соответствии с административным, нефтегазогеологическим, тектоническим районированием, а также латеральной спецификой внутри территориальных подразделений, помещены в горизонтальный ряд системы и сформированы в виде полигонов (Рис. 2).
Рис. 2. Формализованная информационная модель Волго-Уральской НГП (фрагмент).
Нефтегазоносность и нефтегазоносные комплексы отображены для каждого базового территориального подразделения — НГО. Нефтегазоносность помещена в виде точечного объекта, относящегося к хроностратиграфическому интервалу, а нефтегазоносные комплексы отображены в виде полигонов, снабженных описанием и помещенных в соответствующих хроностратиграфических интервалах.
Технология создания модели
Исходной информацией явились стратиграфические схемы территорий с текстовыми описаниями разрезов горных пород. Схемы были преобразованы в соответствии с перечисленными выше принципами формализации информации в CAD — чертежи, а затем загружены в ГИС и снабжены атрибутивной информацией. Атрибутивная информация отображает принадлежность всех составляющих системы к категориям выбранных характеристик. Кроме того, элементы системы сгруппированы в объекты, отражающие категории разных уровней, например, местные стратиграфические подразделения — пачки, подсвиты, свиты, или объемы пород, относящихся к подразделениям латеральной специфики элементов тектонического районирования.
Подключение аналитических функций ГИС достигнуто путем соединения и связывания атрибутивных таблиц элементов системы разной топологии, а также соединения с таблицей стратиграфических подразделений.
Структура система позволяет обеспечить оптимально информативный отклик на логический запрос с необходимой комбинацией условий. Пример такого запроса приведен на рис. 3.
Рис. 3. Пример реализации запроса — выделение карбонатных коллекторов с мощностями до 100 м в Прикамской нефтегазоносной области (желтый цвет).
Состояние модели и направления развития
Созданная информационная система Волго-Уральской НГП наглядно демонстрирует литостратиграфическую структуру разреза в масштабе геологического времени, позволяет оценить палеогеографическую обстановку осадконакопления, определить полноту разреза, выявить регионально выдержанные стратиграфические несогласия. Построенная в виде двух крестообразных профилей схема показывает региональную литофациальную изменчивость пород по двум генеральным направлениям — к Прикаспийской впадине и к Предуральскому прогибу. При этом указывается общность и различие отдельных частей разреза для территорий разного иерархического уровня. Для характеристики нефтегазоносности территорий литостратиграфическая схема имеет такие показатели как нефтегазоносные комплексы и нефтегазоносность (открытые и оцененные на сегодняшний день типы нафтидов — нефть, газ), привязанные к определенным стратиграфическим интервалам и характеризующие отдельные нефтегазоносные области.
Таким образом, наглядно показаны слагающие нефтегазоносный комплекс породы (состав коллектора и покрышки), изменчивость комплекса по латерали, различие в объемах комплексов, а также этажи нефтегазоносности отдельных НГО. Реализована система запросов общего характера.
Дальнейшее развитие модели проводится в направлении развития ее информационного фонда за счет внесения широкого ряда нефтегеологических характеристик (детальное распределение запасов и ресурсов, качественная характеристика флюидов, пористость и проницаемость коллекторов, характеристика флюидоупорных свойств покрышек и т.п.)
