Przekroje Geologiczne

Transkrypt

1 Przekroje Geologiczne dr inż. Bartosz Papiernik Współpraca mgr. inż. Justyna Nosal Katedra Surowców Energetycznych Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska Kraków, 2013

2 PRZEKROJE GEOLOGICZNE - typy Przekrój geologiczny jest to dwuwymiarowy model odwzorowujący budowę wgłębna w płaszczyźnie pionowej, skonstruowany na podstawie interpretacji wyników wierceń, badań geofizycznych (geofizyki wiertniczej, interpretacji sejmiki, badań magnetotellurycznych itp.) i czasami powierzchniowych badań geologicznych. Istnieje wiele typów przekrojów geologicznych. Ich zawartość, dokładność i zastosowanie są uzależnione przede wszystkim od posiadanych danych wejściowych i przeznaczenia przekroju.

3 PRZEKROJE GEOLOGICZNE - typy Przekroje można klasyfikować w różnorodny sposób, 1) ze względu na: przekroje poglądowe (w małych skalach) przekroje dokumentacyjne (wielkoskalowe) 2) Ze względu na zawartość: przekroje strukturalne i geofizyczno strukturalne przekroje stratygraficzne 3) Ze względu na orientację linii przekrojowej względem struktur: przekroje prostopadłe do osi struktur przekroje równoległe do osi struktur przekroje skośne do osi struktur przekroje wytyczone wzdłuż linii prostej lub łamanej

4 Podział pod względem skali Przekroje poglądowe i dokumentacyjne I SW I NE [m.n.p.m.] [m.n.p.m.] 500 Rzeki IG1 Gidle -1 Granice -2 Granice Przekroje poglądowe: drukowane w małych skalach przedstawiające zgeneralizowaną budowę geologiczną. Zastosowanie: publikacje, syntetyczne sprawozdania. Przekroje dokumentacyjne: wielkoskalowe wykorzystywane w pracach dokumentacyjnych, dokumentacjach złożowych itp. szczegółowa informacja strukturalna, stratygraficzna, miąższościowa, litologiczna itp [m.n.p.m.] 500 [m.n.p.m.] 500 II SW III SW Przekrój geologiczny I - I Milianów IG-1 Milianów -2 Pągów IG-1 Boża Wola IG-1 Przekrój geologiczny II - II Ślęzany 1L Biała Wielka IG-1 Secemin IG-1 Włoszczowa IG-1 Przekrój geologiczny III - III Legenda : Q N K2 K1 J3 J2 J1 - Czwartorzęd - Neogen, torton + sarmat - Kreda młodsza - Kreda starsza - Jura młodsza - Jura środkowa - Jura starsza Skala pozioma km T3 T2 T1 P2 P1 C2 C1 - Trias młodszy - Trias środkowy - Trias starszy - Perm młodszy - Perm starszy - Karbon młodszy - Karbon starszy D3 D2 D1 S2 S1 O Cm - Dewon młodszy - Dewon środkowy - Dewon starszy - Sylur młodszy - Sylur starszy - Ordowik - Kambr Złonkiewicz 2001, w: Górecki et al II NE [m.n.p.m.] III NE [m.n.p.m.]

5 Ze względu na zawartość można wydzielić: - przekroje strukturalne i geofizyczno - strukturalne - przekroje stratygraficzne Przekrój stratygraficzny Przekrój strukturalny na podstawie materiałów Schlumberger

6 Przekroje strukturalne Skonstruowane na podstawie danych otworowych, map i odsłonięć terenowych Złonkiewicz 2001, w: Górecki et al. 2002

7 Przekroje geofizyczno - strukturalne Qp J Tr K J Pcz Trp Trw Trn Trp Qp Trn Trp Trp Ps K K J J

8 Przekroje geofizyczno strukturalne Najdokładniejszą odmianą PS są przekroje geofizyczno-strukturalne, PGS. Na ogół powstają one na podstawie interpretacji sejsmiki 2D lub 3D w domenie głębokościowej. PSG wykazują najwyższą wiarygodność rekonstrukcji geometrii (bodowy strukturalno- tektonicznej). Aby stworzyć wiarygodny geologicznie PS na podstawie interpretacji profilu sejsmicznego, niezbędne jest poprawne skorelowanie horyzontu refleksyjnego z odpowiadającą mu granicą geologiczną w profilu wiercenia. Odmianą PGS są przekroje powstałe w wyniku interpretacji sejsmiki refleksyjnej w domenie czasowej. Przekroje te mają skalę głębokościową wyskalowaną w sekundach bądź milisekundach, nie odzwierciedlają więc prawdziwych kątów nachylenie warstw czy ich miąższości. Główne ich zastosowanie geologiczne to interpretacja sekwencji genetycznych czy też tzw. sejsmostratygrafia.

9 Przekroje stratygraficzne Przekroje stratygraficzne odzwierciedlają w uproszczony sposób budowę wgłębna. Na ogół zafałszowują one stosunki geometryczne kąty nachylenia i miąższości warstw, oraz tektonikę. Nacisk kładziony jest na symboliczne wyeksponowanie wybranych typów jednostek stratygraficznych ( bio-, lito- lub chronostratygraficznych). Głównym zadaniem stawianym przed PST jest możliwość wykonania korelacji międzyotworowej na podstawie krzywych geofizycznych. Korelacja litofacjalna na podstawie danych z odsłonięć powierzchniowych i wyników profilowań geofizyki wiertniczej Przekrój strukturalny na podstawie danych otworowych z uwzględnieniem geofizyki wiertniczej Przykład komputerowego przekroju stratygraficznego. (Stratworks: Correlation). Korelacja między otworami w rejonie Drohobyczka - Jodłówka

10 Korelacja horyzontów litostratygraficznych Proporcjonalne odległości między odwiertami, lepiej pozwalają zrozumieć proporcje w basenie, jednakże stanowią utrudnienie w procesie interpretacji/korelacji

11 Korelacja horyzontów litostratygraficznych Stałe odległości między odwiertami, ułatwiają porównanie krzywych, jednakże zaburzają relacje geometryczne Interpretacja bazująca na kształtach krzywych geofizycznych

12 Hybryda między przekrojem stratygraficznym i strukturalnym wyświetlana z wycinkami sejsmiki lub modelu 3D Proporcjonalne odległości między odwiertami, umożliwiają zachowanie poprawnych relacji geometrycznych miedzy odwiertami, jednakże wyświetlanie odwiertów z zachowaniem, stałych szerokości wyrażonych we współrzędnych kartki papieru.

13 Typy przekrojów ze względu na orientację linii przekrojowej względem struktur : prostopadłe do osi struktur równoległe do osi struktur skośne do osi struktur a także: przekroje wytyczone wzdłuż linii prostej lub łamanej

14 Przekroje przez otwory wyznaczone wzdłuż linii łamanej Przekroje wyznaczone wzdłuż linii łamanej przebiegają przez odwierty. Zapewnia im to wysoka zgodność ze stratygrafia obszaru badań. Jednakże są one zaburzone pod względem geometrii

15 Przekroje równoległe (PR) do osi struktur Przekroje równoległe do osi struktur odzwierciedlają w większości przypadków geometrię struktur geologicznych. Przykładowo na obszarach monoklinalnych, PR nie mogą ukazywać kąta zapadania warstw, a tym samym miąższości rzeczywistych. Przekroje PR często wyznacza się w celu skorelowania (powiązania) dwóch sąsiednich, prostopadłych przekrojów strukturalnych. W przypadku geologicznej interpretacji sejsmiki, PR wiążą ze sobą profile sejsmiczne wyznaczone prostopadle ( w miarę możliwości) do osi struktur.

16 Dane wejściowe służące do konstruowania przekrojów i map wgłębnych dane otworowe (wydzielenia chronostratygraficzne, litostratygraficzne i biostratygraficzne) wyniki interpretacji geofizyki wiertniczej (np. korelacje pików na krzywych PG czy PS) interpretacje sejsmiki refleksyjnej w domenie głębokościowej, rzadziej interpretacje sondowań magnetotellurycznych w stosunkowo rzadszych przypadkach (np. w niecce miechowskiej, Karpatach, Sudetach) dane z odsłonięć terenowych (miąższości warstw, kąty nachylenia warstw) mapy topograficzne i mapy wgłębne (głównie strukturalne) Do opracowania płytkich przekrojów wgłębnych można używać danych pozyskiwanych innymi metodami powierzchniowymi, np. profilowań geoelektrycznych

17 Źródło: Dane otworowe Baza otworowa Centralnej Bazy Danych Geologicznych (CBDG)

18 Integracja danych geofizycznych i geologicznych Przykład komputerowego przekroju stratygraficznego (Stratworks: Correlation). Korelacja pomiędzy otworami w rejonie Drohobyczka Jodłówka.

19 PRZYGOTOWANIE DANYCH DO OPRACOWANIA PRZEKROJÓW GEOLOGICZNYCH I MAP WGŁĘBNYCH Korekta i ujednolicenie współrzędnych wierceń (i/lub profili terenowych). Ujednolicenie stratygrafii profili wierceń. W przypadku otworów kierunkowych (lub silnie skrzywionych) oraz w strefach silnie sfałdowanych i zuskokowanych przeliczenie miąższości i głębokości występowania granic stratygraficznych do miąższości rzeczywistych (lub wprowadzenie poprawek na krzywiznę otworu). Interpretacja krzywych geofizycznych w profilach wierceń. Dowiązanie obrazu falowego sejsmiki refleksyjnej do profilu wiercenia.

20 Korekta i ujednolicenie współrzędnych wierceń (i/lub profili terenowych) Zadbanie o zestawienie współrzędnych w jednym odwzorowaniu geograficznym PRZYGOTOWANIE DANYCH DO ZESTAWIENIA PRZEKROJU Sprawdzenie współrzędnych wierceń na mapie lokalizacyjnej Weryfikacja współrzędnych uzyskanych z baz danych

21 Weryfikacja współrzędnych wierceń W Polsce istnieje kilka odwzorowań używanych do opracowywania map topograficznych. Najczęściej wykorzystywane to: Układ 1965 Układ 1942 Układ 1992 Układ 2000 W regionalnej kartografii geologicznej obowiązujące od kilku lat odwzorowanie to tzw. Układ W poszukiwaniach naftowych mapy wgłębne są wykonane w odwzorowaniu Gaussa Krügera (Układ 1942).

22 Korekta i ujednolicenie współrzędnych wierceń (i/lub profili terenowych) Nazwa otworu: SZCZEBRZESZYN 1 Współrzędne geograficzne: Fi: La: Współrzędne geograficzne jako stopnie dziesiętne Układ 1942: zapis przykładowy Wsp-x: Wsp-y: Wsp-x15: Wsp-y15: Współrzędne dla centralnego południka 21 Współrzędne dla centralnego południka 15 Głębokość całkowita: 4100m Wysokość n.p.m.:

23 Przygotowanie danych: Weryfikacja i ujednolicenie wydzieleń stratygraficznych

24 Przeliczenie miąższości przewiercanych na rzeczywiste (stratygraficzne): m r = cosa m a m a = miąższość pozorna m r = miąższość rzeczywista cosa = kąt upadu warstw TVT- True Vertical Thickness (Rzeczywista miąższość pionowa) TST- True Vertical Thickness (Miąższość stratygraficzna) TVDT - True Vertical Depth Thickness (Miąższość wyznaczona przez pionową głębokość stropu i spągu warstw (TVT- dla warstw poziomych) MLT- Measured Log Thickness (Miąższość zmierzona w odwiercie. W otworach pionowych i dla warstw horyzontalnych = TVT i TST)

25 Przeliczanie miąższości rzeczywistej i pozornej TVT- True Vertical Thickness (Rzeczywista miąższość pionowa) TST- True Vertical Thickness (Miąższość stratygraficzna) TVDT - True Vertical Depth Thickness (Miąższość wyznaczona przez pionową głębokość stropu i spągu warstw (TVT- dla warstw poziomych) MLT- Measured Log Thickness (Miąższość zmierzona w odwiercie. W otworach pionowych i dla warstw horyzontalnych = TVT i TST)

26 Przeliczenie miąższości przewiercanych na rzeczywiste (stratygraficzne): m r = cosa m a m a = miąższość pozorna m r = miąższość rzeczywista cosa = kąt upadu warstw

27 Uwzględnienie krzywizny otworu

28 Przygotowanie danych wejściowych Poprawne określenie głębokości i pozycji nawiercenia warstw wymaga uwzględnienia profilowania krzywizny otworu, które pozwala przeliczyć trajektorię odwiert. Spełnienie tego warunku jest niezbędne do wykorzystania wierceń kierunkowych

29 Przykładowa korelacja otworowo sejsmiczna oraz sejsmogram syntetyczny. Sejsmogram syntetyczny Dowiązanie sejsmiki do obrazu falowego

30 Krzywa zailenia (litologia) Przygotowanie danych wejściowych W przypadku przekrojów stratygraficznych opartych na interpretacji geofizyki wiertniczej, pod pojęciem przygotowanie danych będziemy rozumieli odpowiednią wizualizację krzywych, w profilach wierceń, czy też głębiej interpretacje litologiczno-złożową krzywych (tzn. interpretację zmienności litologicznej przewiercanych kompleksów (zailenia, zapiaszczenia i udziału węglanów itp., interpretację porowatości (PHI i nasycenia przestrzeni porowej węglowodorami. Odpowiednie zestawienie krzywych w profilach wierceń umożliwia korelację kompleksów genetycznych czy też kompleksów zbiornikowych i uszczelniających.

31 Przygotowanie danych: Ujednolicenie poziomu odniesienia PRZYKŁADY Przekroje strukturalne Przekroje stratygraficzne (korelacje) Przekroje strukturalne (rzadziej) Profile sejsmiki refleksyjnej POZIOM ODNIESIENIA poziom morza regionalnie śledzone poziomy izochroniczne (poziomy przewodnie) dostosowany do wykształcenia morfologii w badanym rejonie, np. - obrzeżenie Gór Świętokrzyskich 210 m n.p.m - zapadlisko przedkarpackie 170 m n.p.m. Jeśli opracowywany przekrój geologiczny ma inny poziom odniesienia niż poziom morza, należy to uwypuklić w objaśnieniach.

32 POZIOM ODNIESIENIA Współczesny przekrój strukturalny Współczesny przekrój strukturalny odniesiony do stropu horyzontu izochronicznego. (Umożliwia obserwację ewolucji)

33 Kiedy stosować przewyższenie rzekrojów? krótkie przekroje strukturalne, rozpoznające płytką budowę geologiczną w obszarach o stosunkowo zrównoważonych miąższościach przedstawianych warstw mogą być NIEPRZEWYŻSZONE regionalne przekroje strukturalne rozpoznające głęboko położone warstwy powinny być PRZEWYŻSZONE korelacje międzyotworowe [przekroje stratygraficzne] na ogół muszą być PRZEWYŻSZONE Krzywa zailenia (litologia) Krzywa zailenia (litologia)

34 Przekroje przewyższone wady W wyniki wprowadzenia przewyższenia przekroju następuje zaburzenie stosunków geometrycznych przedstawianego obszaru: Kątów upadu warstw Kątów zapadania dyslokacji Miąższości przedstawianych warstw Odległości pomiędzy elementami strukturalnymi Porównanie przekrojów: przewyższonego (góra) i nieprzewyższonego (dół).

35 Zalety przekrojów przewyższonych Możliwość wprowadzenia szczegółowego podziału stratygraficznego Zwiększenie czytelności krzywych geofizyki wiertniczej WIĘKSZA PRECYZJA INTERPRETACJI Lepsza czytelność skomplikowanej budowy geologicznej

36 Przekroje przewyższone przykład zmiany stosunków kątowych

37 Przekroje przewyższone pozorny spadek miąższości na skrzydle fleksury

38 Przekroje przewyższone konieczność dostosowania danych!!!!!! Korekta w trakcie interpretacji przekrojów przewyższonych: przeliczenie kątów upadu tgδ = tgδ a /V δ rzeczywisty kąt upadu przewyższenia δ a pozorny kąt upadu V współczynnik (krotność powiększenia skali pionowej)

39 PRZEKROJE GEOLOGICZNE przewyższone czy nie? Rozpoznające płytką budowę geologiczną w obszarach o stosunkowo zrównoważonych miąższościach Mogą być NIEPRZEWYŻSZONE Krótkie przekroje strukturalne Regionalne przekroje strukturalne Rozpoznające głęboko położone warstwy Powinny być PRZEWYŻSZONE Na ogół muszą być PRZEWYŻSZONE Korelacje międzyotworowe [przekroje statygraficzne]

40 Czynniki wpływające na zaburzenie geometrii przekrojów Odchylenie linii przekrojowej od kierunku upadu warstw powoduje wydłużenie i spłaszczenie struktury. Uważa się, że zafałszowania te można uznać za nieistotne, jeśli kąt pomiędzy linią przekroju, a kierunkiem upadu warstw jest mniejszy niż 5.

41 Czynniki wpływające na zaburzenie geometrii przekrojów Wyznaczenie przekroju przebiegającego przez wiercenia, wzdłuż linii łamanej powoduje zwiększenie rozmiaru (długości) struktury, poważne zniekształcenie stosunków kątów, a także powstawanie nieistniejących struktur niższego rzędu NW I A A 200 SE NW II B B SE poziom morza poziom morza I przekrój biegnący przez odwierty, wzdłuż linii łamanej II- przekrój prostolinijny poprowadzony wzdłuż linii maksymalnego upadu warstw

42 b 1 a W E N Przeliczenie miąższości pozornej na rzeczywistą na podstawie danych uzyskanych w wyniku kartowania terenowego m p d = b1+ b2 d a b 2 w S linia profilu w h = a - n h a n w m g m g = m p * cosd * sinh wg J. Kuśmierek nie publikowane