Zastosowanie metod elektromagnetycznych w rozpoznawaniu pułapek naftowych w płytkich strukturach fliszowych

Podobne dokumenty
Model złoża ropy naftowej Łodyna i jego otoczenia w interpretacji danych elektromagnetycznych

Andrzej Pepel Prace naukowo-badawcze w PBG...3

WYKORZYSTANIE ATRYBUTÓW SEJSMICZNYCH DO BADANIA PŁYTKICH ZŁÓŻ

METODYKA POSZUKIWAŃ ZLÓŻ ROPY NAFTOWEJ I GAZU ZIEMNEGO

3. Składowe wektora indukcji (lub wektora natężenia) pola magnetycznego Ziemi

GOSPODARKA ZŁÓŻ SUROWCÓW MINERALNYCH i ICH OCHRONA

Z cyklu miniseminariów SKNGF:

ZASTOSOWANIE METOD GEOELEKTRYCZNYCH W ROZPOZNAWANIU BUDOWY PODŁOŻA CZWARTORZĘDOWEGO.

VLF (Very Low Frequency) 15 khz do 30 khz

ZASTOSOWANIE METODY TOMOGRAFII ELEKTROOPOROWEJ DO LOKALIZACJI STRUKTUR KRASOWYCH

Wykonawca: APIS GEO Iwona Kacprzak Ul. Turowska Kobyłka Zleceniodawca: Jacobs Polska Sp. z o. o. Al. Niepodległości Warszawa

KATEDRA GEOFIZYKI. Proponowane tematy prac magisterskich dla studentów studiów stacjonarnych II stopnia rok akademicki 2017/2018

Analiza zmiany objętości węglowodorów gromadzonych w danej strukturze w czasie geologicznym z wykorzystaniem modelowania PetroCharge

KORŇANSKÝ ROPNÝ PRAMEN UNIKATOWE GEOSTANOWISKO PÓŁNOCNEJ SŁOWACJI KORŇANSKÝ ROPNÝ PRAMEN UNIQUE GEOSITE OF NORTHERN SLOVAKIA

Badania geofizyczne dróg i autostrad

Zadanie B. 1. Interpretacja strukturalna danych profili sejsmicznych

LOTOS Petrobaltic S.A. Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo S.A. Akademia Górniczo- Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

Zadanie A. 1. Interpretacja strukturalna utworów miocenu i jego podłoża

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA. w sprawie dokumentacji geologicznej złoża kopaliny

Podstawa prawna: Ustawa Prawo o szkolnictwie wyższym i nauce z dnia 20 lipca 2018 r., art Dz. U. poz.1669.

Potencjał dla poszukiwań złóŝ gazu ziemnego w łupkach dolnego paleozoiku (shale gas) w Polsce

Zagrożenia pogórnicze na terenach dawnych podziemnych kopalń węgla brunatnego w rejonie Piły-Młyna (woj. Kujawsko-Pomorskie)

BADANIA STANU TECHNICZNEGO WAŁÓW PRZECIWPOWODZIOWYCH BADANIA GEOFIZYCZNE

Warszawa, dnia 15 grudnia 2016 r. Poz. 2023

Przydatność metody georadarowej w rozwiązywaniu zagadnień geologiczno inżynierskich w górnictwie odkrywkowym

Zadanie Cyfryzacja grida i analiza geometrii stropu pułapki w kontekście geologicznym

Komentarz technik geolog 311[12]-01 Czerwiec 2009

Kierunek studiów. Opiekun projektu. dr hab. inż. Janusz Madej, prof. AGH. 1. Geofizyka. 2. Geofizyka. prof. AGH. 3. Geofizyka. prof. AGH. 4.

X POLSKO-NIEMIECKA KONFERENCJA ENERGETYKA PRZYGRANICZNA POLSKI I NIEMIEC DOŚWIADCZENIA I PERSPEKTYWY SULECHÓW, LISTOPAD 2013

Zastosowanie metody MASW do wyznaczania profilu prędkościowego warstw przypowierzchniowych

BAZA DANYCH ORAZ SZCZEGÓŁOWY 3D MODEL GEOLOGICZNY DLA PODZIEMNEJ SEKWESTRACJI CO 2 REJONU BEŁCHATOWA NA PRZYKŁADZIE STRUKTURY BUDZISZEWIC - ZAOSIA

Mirosław Kamiński Państwowy Instytut Geologiczny Państwowy Instytut Badawczy

Badania grawimetryczno-magnetotelluryczne struktury kompleksu mezopaleozoicznego brzeżnej strefy Karpat pomiędzy Gromnikiem a Wojniczem

ROLA WODY W ZRÓWNOWAŻONYM ZAGOSPODAROWANIU MIASTA KRAKOWA - PROPOZYCJE KOMPLEKSOWYCH ROZWIĄZAŃ

Znaczenie terytorium województwa lubelskiego w ogólnopolskim projekcie rozpoznania geologicznego dla poszukiwań shale gas i tight gas

KATEDRA GEOFIZYKI. Proponowane tematy prac magisterskich dla studentów I roku studiów stacjonarnych II stopnia rok akademicki 2016/2017

Krzysztof JAKIEL, Janusz MADEJ, Janusz RADOMIŃSKI Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

Teoretyczne podstawy zmian amplitud z offsetem Metody interpretacji złożowej bazujące na zmianach amplitudy z offsetem

WYBRANE ELEMENTY GEOFIZYKI

Wstępne wyniki badania właściwości tłumiących utworów fliszu karpackiego metodą refrakcji sejsmicznej

Analiza niestabilności powstających w trakcie procesu wytłaczania

Zarys budowy geologicznej rejonu Tarnowa

WGGIOŚ Egzamin inżynierski 2014/2015 WYDZIAŁ: GEOLOGII, GEOFIZYKI I OCHRONY ŚRODOWISKA KIERUNEK STUDIÓW: GÓRNICTWO I GEOLOGIA

Andrzej Gonet*, Aleksandra Lewkiewicz-Ma³ysa*, Jan Macuda* ANALIZA MO LIWOŒCI ZAGOSPODAROWANIA WÓD MINERALNYCH REJONU KROSNA**

nr 2/2009 Budowa geologiczna

WYSTĘPOWANIE METANU W POKŁADACH WĘGLA BRUNATNEGO. 1. Wstęp. 2. Metodyka wykonania badań laboratoryjnych próbek węgla na zawartość metanu

WYKORZYSTANIE CIEKÓW POWIERZCHNIOWYCH W MONITOROWANIU JAKOŚCI EKSPLOATOWANYCH ZBIORNIKÓW WÓD PODZIEMNYCH

Detection inhomogeneities in. Electromagnetic Method. structure of flood. measurements. resistivity, GPR and Freqency. embankments by means of D.C.

ZAGROŻENIA NATURALNE W OTWOROWYCH ZAKŁADACH GÓRNICZYCH

Janusz ANTONIUK*, Jerzy W. MOŚCICKI*, Anna SKÓRZAK** *Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków **Kopalnia Węgla Brunatnego Bełchatów S.A.

BADANIA STANU TECHNICZNEGO WAŁÓW PRZECIWPOWODZIOWYCH I ZAPÓR

Badania deformacji i procesów geodynamicznych metodą obrazowania elektrooporowego

Nowe wnioski koncesyjne wg stanu na dzień 1 marca 2014 r. SUROWCE ENERGETYCZNE

PLAN STUDIÓW NIESTACJONARNYCH I STOPNIA INŻYNIERSKICH DLA KIERUNKU GÓRNICTWO I GEOLOGIA SPECJALNOŚĆ : GEOLOGIA I PROSPEKCJA ZŁÓŻ (GPZ) ECTS ROK I

CHARAKTERYSTYKA PODŁOŻA GRUNTOWEGO NA PODSTAWIE KORELACJI PARAMETRÓW OTRZYMANYCH Z BADAŃ GEOFIZYCZNYCH I GEOTECHNICZNYCH

Opinia geotechniczna dla projektowanej budowy odcinka kanalizacji sanitarnej w rejonie ul. Borowinowej i ul. Leśnej w Bieruniu Starym

Mariusz CZOP. Katedra Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej AGH

Tektonika Płyt. Prowadzący: dr hab. Leszek Czechowski

OPRACOWANIE TECHNOLOGII ZGAZOWANIA WĘGLA DLA WYSOKOEFEKTYWNEJ PRODUKCJI PALIW I ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Tomasz Gogołek, Łukasz Nowacki, Urszula Stępień

Planowanie i kontrola zabiegów regeneracji i rekonstrukcji studni głębinowych przy użyciu metod geofizycznych

Promieniowanie elektromagnetyczne w środowisku pracy. Ocena możliwości wykonywania pracy w warunkach oddziaływania pól elektromagnetycznych

ANALIZA ODLEGŁOŚCI I CZASU MIĘDZY WSTRZĄSAMI ZE STRZELAŃ TORPEDUJĄCYCH A SAMOISTNYMI O ENERGII RZĘDU E4 J W WARUNKACH KW SA KWK,,PIAST

Kontrola stanu technicznego. przy zastosowaniu metod geofizyki otworowej

Opinia geotechniczna. dla projektowanej budowy Parku Wodnego w Częstochowie przy ul. Dekabrystów. Sp. z o.o.

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 6 lipca 2005 r.

Moduły i wybrane przedmioty na poszczególnych specjalnościach. Przedmioty

Recenzja. czł. koresp. PAN Główny Instytut Górnictwa Pl. Gwarków 1, Katowice

Rozpoznanie strefy osuwiskowej w oparciu o zmiany oporności na terenie miejscowości Ujsoły

I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE

Tworzenie i modyfikacja modelu geologicznego

PL B1. Sposób podziemnej eksploatacji złoża minerałów użytecznych, szczególnie rud miedzi o jednopokładowym zaleganiu

1. Wstęp. 1.1 Dane ogólne. 1.2 Cel projektowanych prac. 1.3 Zapotrzebowanie na wodę, wymagania odnośnie jej jakości, przeznaczenie wody

Dokumentacja i badania dla II kategorii geotechnicznej Dokumentacja geotechniczna warunków posadowienia.

GRUPA ORLEN SPIS TREŚCI

Uwarunkowania prawne dla geotermii w Polsce

Skorupa kontynentalna - analiza geologiczna skał i obszarów

dr hab. Dorota Wolicka Warszawa, 26 lutego 2013r. Wydział Geologii Uniwersytet Warszawski Recenzja

TYTUŁ: Rozpoznanie historycznych warstw antropogenicznych metodami geofizycznymi uzupełnione analizami geochemicznymi

Uchwała Rady Wydziału nr 34 z dnia 3 czerwca 2013 roku w sprawie przeprowadzenia postępowania habilitacyjnego dr inż. Pawła Kosakowskiego

Ćwiczenie 1: Wyznaczanie warunków odporności, korozji i pasywności metali

ZASTOSOWANIE BADAŃ I POMIARÓW GEOFIZYCZNYCH W OCHRONIE ELEKTROCHEMICZNEJ

Bełchatów w rejonie linii NS wzdłuż przekroju geologicznego 58 NS Wyznaczenie efektu. grawitacyjnego złoża

Bezpieczeństwo realizacji badań geologicznych pod kątem projektu CCS. Marek Jarosiński, PIG-PIB kierownik Programu Bezpieczeństwo Energetyczne

Kartografia - wykład

Zastosowanie metod geofizycznych w monitoringu zagrożeń środowiskowych

Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Olimpiada O Diamentowy Indeks AGH 2007/2008. Geografia z elementami geologii ETAP I

DOKUMENTACJA GEOTECHNICZNA dla projektu przebudowy drogi w m. Nowa Wieś gmina Kozienice

Surowce energetyczne (węgiel kopalny, ropa naftowa, gaz ziemny)

Ostatni rozdział 7 to syntetyczne podsumowanie wszystkich wyników.

D O K U M E N T A C J A G E O T E C H N I C Z N A ( O P I N I A G E O T E C H N I C Z N A )

ROZDZIAŁ 1. MAKROSKOPOWE OZNACZANIE MINERAŁÓW I SKAŁ

Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu AGH w Krakowie

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA. w sprawie kwalifikacji w zakresie geologii

Gaz z łupków nowe wyzwanie na obszarze wyniesienia Łeby

STRESZCZENIE SŁOWA KLUCZOWE * * * Technika Poszukiwań Geologicznych Geotermia, Zrównoważony Rozwój nr 2/2017

NAFTA-GAZ, ROK LXXI, Nr 9 / 2015

ZMIANA PARAMETRÓW TERMODYNAMICZNYCH POWIETRZA W PAROWNIKU CHŁODZIARKI GÓRNICZEJ Z CZYNNIKIEM R407C***

Opinia geotechniczna GEO-VISION. Pracownia Badań Geologicznych

Kierunek: Geofizyka Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne. Wykład Ćwiczenia

Transkrypt:

NAFTA-GAZ, ROK LXXI, Nr 9 / 2015 Michał Stefaniuk, Adam Cygal, Magdalena Krzysztofik AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie Marek Sada, Elżbieta Maj Przedsiębiorstwo Badań Geofizycznych Sp. z o.o., Warszawa Zastosowanie metod elektromagnetycznych w rozpoznawaniu pułapek naftowych w płytkich strukturach fliszowych W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących wykorzystania metod elektromagnetycznych w prospekcji złóż węglowodorów oraz w rozpoznawaniu struktury i zróżnicowania litologicznego kompleksów fliszowych. W latach 2008 2014 wykonano serię badań elektromagnetycznych w rejonach wybranych karpackich złóż węglowodorów, m.in. w obszarze złoża ropy naftowej i gazu ziemnego Grabownica, złoża gazu ziemnego Strachocina oraz złóż ropnych Łodyna i Wańkowa. Zastosowane zostały metody: audiomagnetotelluryczna (AMT), audiomagnetotelluryczna z kontrolowanym źródłem (CSAMT), metoda polaryzacji wzbudzonej (IP) oraz metoda procesów przejściowych (TDEM). W niniejszej publikacji wykorzystano w charakterze przykładów wyniki badań wykonanych w rejonie złoża ropy naftowej Grabownica za pomocą metod magnetotellurycznych (AMT, CSAMT) oraz metody polaryzacji wzbudzonej (IP). Rezultaty badań potwierdzają przydatność metody magnetotellurycznej do wykrywania i rozpoznawania akumulacji węglowodorów. Parametry polaryzacji wzbudzonej wskazują na obecność złoża i pozwalają na określenie jego zasięgu. Anomalie generowane przez nasycenie węglowodorami są jednak trudne do odróżnienia od efektów związanych ze zróżnicowaniem litologii i/lub elementów struktury geologicznej. Słowa kluczowe: Karpaty zewnętrzne, złoża węglowodorów, struktury fliszowe, metody elektromagnetyczne. Applications of electromagnetic methods in the exploration of petroleum traps in shallowburied flysch structures Results of a survey related to the application of electromagnetic methods for hydrocarbon deposits prospection and recognizing of the structure and lithological diversity of flysch complexes in the Polish Outer Carpathians are presented in the paper. Between 2008 2014 a series of electromagnetic research in selected areas of the Carpathian s hydrocarbon deposits were carried out, inter alia on oil and natural gas Grabownica, natural gas reservoir Strachocina and oil fields: Łodyna and Wańkowa. The electromagnetic methods applied were the : audiofrequency magnetotelluric method (AMT), controlled source audiofrequency magnetotelluric method (CSAMT), method of induced polarization (IP) and time-domain electromagnetic method (TDEM). In this paper, as examples, the results of surveys carried out in the area of the Grabownica oil field with use of magnetotelluric methods (AMT, CSAMT) as well as the induced polarization method (IP) were presented. The presented results confirm the usefulness of a magnetotelluric method for discovering and recognizing hydrocarbon accumulations.the parameters of induced polarization indicates the presence of deposits and allow to specify its scope. However, anomalies generated by the saturation of hydrocarbons are often difficult to distinguish from effects associated with the lithology differentiation and/or geological structure. Key words: Outer Carpathians, hydrocarbon deposits, flysch structures, EM methods. 691

NAFTA-GAZ Wstęp Karpackie złoża węglowodorów występują w skomplikowanych warunkach strukturalnych i litologiczno-facjalnych. Ich wykrywanie i rozpoznawanie za pomocą geofizycznych metod powierzchniowych, np. z wykorzystaniem sejsmicznej metody refleksyjnej, jest więc utrudnione. Położone są one natomiast względnie płytko w strefie dobrej rozdzielczości metod elektromagnetycznych. Powyższe fakty stanowiły motywację do próby wykorzystania ww. metod w prospekcji złóż węglowodorów i w badaniach struktury i zróżnicowania litologicznego kompleksów fliszowych. W latach 2008 2014 wykonana została seria badań elektromagnetycznych w rejonach wybranych karpackich złóż węglowodorów, m.in. w obszarze złoża ropy naftowej i gazu ziemnego Grabownica, złoża gazu ziemnego Strachocina oraz złóż ropnych Łodyna i Wańkowa (rysunek 1). Wykorzystane zostały metody: audiomagnetotelluryczna (AMT ang. audiofrequency magnetotellurics), audiomagnetotelluryczna z kontrolowanym źródłem (CSAMT ang. controlled source audiofrequency magnetotellurics), metoda polaryzacji wzbudzonej (IP ang. induced polarization) oraz metoda procesów przejściowych (TDEM ang. time-domain electromagnetic method). Większość prac badawczych wykonano w latach 2008 2011, w ramach projektu naukowo-badawczego pt. Opracowanie nowatorskich metod wykrywania złóż węglowodorów oraz rozpoznawania struktury i zmienności złóż w trakcie ich eksploatacji za pomocą kompleksu głębokich i średniozasięgowych badań elektromagnetycznych, realizowanego przez Akademię Górniczo-Hutniczą im. Stanisława Staszica w Krakowie jako część programu rządowego Inicjatywa Technologiczna I [10]. Celem ww. badań było określenie przydatności metod elektromagnetycznych do rozpoznawania strukturalnych i tektonicznych warunków występowania złóż, w tym wyznaczania położenia stref nasyconych węglowodorami. Obecność akumulacji węglowodorów w ośrodku geologicznym powoduje specyficzne zmiany jego własności fizycznych [9]. Strefy nasycone generują anomalie w rozkładzie parametrów fizycznych ośrodka i pomierzonych pól geofizycznych, pozwalające w pewnym stopniu na wykrywanie obecności złóż, a nawet rozpoznawanie ich zasięgu, struktury i zmienności parametrów złożowych. Charakteryzują się one znaczącym podwyższeniem oporności ośrodka geologicznego. W formacjach klastycznych występują wyraźne kontrasty pomiędzy skałą zbiornikową nasyconą zmineralizowaną wodą złożową Rys. 1. Lokalizacja obszaru badań na tle mapy geologicznej [Mapa geologiczna Polski 1:500 000, http://www.pgi.gov.pl/ component/docman/cat_view/218-publikacje/283-mapy.html zmienione] 692 Nafta-Gaz, nr 9/2015

artykuły Rys. 2. Lokalizacja profili geoelektrycznych w strefie złoża Grabownica na tle mapy topograficznej [10 zmienione] a nasyconą węglowodorami oraz na stropie złoża przykrytego niskooporowymi, uszczelniającymi skałami ilastymi. Na granicach złoża pojawiają się ponadto specyficzne anomalie polaryzacji wzbudzonej. Odrębnym zagadnieniem są zmiany własności fizycznych strefy przypowierzchniowej w obrębie komina dyfuzyjnego, towarzyszącego często akumulacjom węglowodorów, również wykorzystywane jako bezpośredni wskaźnik obecności złoża [5, 8, 9]. Wyniki badań wykazują związek rozkładu oporności z układem geometrycznym stref złożowych wyinterpretowanych na podstawie danych otworowych. Charakterystyczne anomalie parametru fazowego polaryzacji wzbudzonej względnie dokładnie wskazują określony wcześniej kontur złoża [9, 17]. Powyższe fakty świadczą o możliwości wykorzystania zespołu metod elektromagnetycznych do bezpośredniego wykrywania kompleksów nasyconych węglowodorami w złożonych warunkach geologicznych. Utrudnieniem w interpretacji wyników badań elektromagnetycznych jest skomplikowana struktura złóż. Anomalie generowane przez elementy strukturalne są często trudne do odróżnienia od anomalii związanych ze zróżnicowaniem litologii i/lub nasyceniem węglowodorami [9]. W prezentowanym artykule przeanalizowane zostały wyniki badań magnetotellurycznych i polaryzacji wzbudzonej przeprowadzonych w strefie złoża Grabownica, ponieważ w opinii autorów są one najbardziej reprezentatywne dla omawianej problematyki (rysunki 2, 3). Ponadto w obszarze tego złoża wykonany został najpełniejszy zakres badań Nafta-Gaz, nr 9/2015 693

NAFTA-GAZ elektromagnetycznych, pozwalający na wiarygodną analizę uwarunkowań ich stosowania i ocenę efektywności. Nietypowe, specyficzne struktury złożowe, charakterystyczne np. dla złóż Łodyna i Wańkowa, będą przedmiotem odrębnych publikacji. Pominięte zostały także wyniki badań uzyskane za pomocą metody procesów przejściowych (TDEM), które przedstawione zostaną niezależnie ze względu na objętościowe ograniczenia artykułu. Złoża węglowodorów będące przedmiotem badań elektromagnetycznych prezentowanych w niniejszej pracy położone są na pograniczu jednostek tektoniczno-stratygraficznych śląskiej i skolskiej, w strefie północnego obrzeżenia centralnej depresji karpackiej, w miejscu zaniku nasunięcia śląskiego i podśląskiego (rysunek 1). Jednostka podśląska (węglowiecka) rozbudowuje się ku zachodowi. Obszar pogranicza trzech wspomnianych jednostek tektoniczno-facjalnych to rejon północnego obrzeżenia głębokiego obniżenia w podłożu Karpat tworzącego założenia centralnej depresji. Obniżenie to odegrało istotną rolę podczas rozwoju basenu karpackiego, w znacznej mierze determinując charakter i rozwój facji w tym rejonie [6, 7, 10]. Stratygrafia obszaru brzeżnej części jednostki śląskiej i jednostki węglowieckiej została rozpoznana w toku długoletnich badań [15]. Brak możliwości określenia wieku utworów, zwłaszcza dolnej kredy, przez długie lata stwarzał, w opinii niektórych specjalistów, problemy we właściwym rozpoznaniu poszczególnych pięter. Występowanie utworów o typie margli węglowieckich w profilach fałdu Grabownicy kopalni i w profilach elementów tektonicznych zaliczanych już do jednostki skolskiej (okolice Bandrowa) obrazuje błędne podziały i niezrozumienie procesu tworzenia górotworu we wcześniejszych opracowaniach [6, 7]. Na profil stratygraficzny omawianych kopalń, najlepiej widoczny i najpełniej rozwinięty w kopalni Grabownica Wieś, składają się elementy deponowane od dolnej kredy aż po dolny miocen. Część tych elementów Zarys budowy geologicznej stratygraficznych widoczna jest jedynie w otworach. Niestety brak rdzeniowania w ostatnich latach nie pozwala na dobre zaznajomienie się z ich charakterem litologicznym, a szereg próbek uzyskanych podczas wierceń przedwojennych zaginęło [14, 15]. O charakterze litologicznym dolnokredowych pięter wnioskować można na podstawie analogii z sąsiednimi obszarami. Złoże Grabownica, na którym postanowiono skupić się w niniejszym artykule, występuje w strukturze antyklinalnej. Jest ona podzielona przez poprzeczne dyslokacje na kilka bloków (rysunek 3). Złoże ma typ warstwowy, przy czym produktywne są tu piaskowce dolnej kredy [14, 15]. Poziomy roponośne stwierdzono w obrębie trzeciego poziomu dolnej kredy, w elemencie wgłębnym pod nasunięciem fałdu głównego. Rys. 3. Lokalizacja profili geoelektrycznych w strefie złoża Grabownica na tle powierzchniowej mapy geologicznej [10 zmienione] Charakterystyka metod badawczych i prace pomiarowe Nadrzędnym celem przeprowadzonych w omawianym obszarze badań geoelektrycznych było szczegółowe rozpoznanie budowy geologicznej i stref nasycenia węglowodorami skał zbiornikowych. Jak wspomniano powyżej, główną 694 Nafta-Gaz, nr 9/2015

artykuły część badań wykonano za pomocą trzech wariantów metody magnetotellurycznej oraz metody polaryzacji wzbudzonej. W metodzie magnetotellurycznej wykorzystywane są harmonicznie (quasi-harmonicznie) zmienne pola źródłowe. Wspólną cechę wyróżniającą grupę metod magnetotellurycznych stanowi charakterystyczna konfiguracja pola źródłowego. W założeniu jest to płaska fala elektromagnetyczna padająca z góry prostopadle do powierzchni Ziemi [1, 11]. Takie założenie upraszcza rozwiązania matematyczne opisujące rozkład pola indukowanego w złożonym przewodniku, jaki stanowi skorupa ziemska. Jest ono stosunkowo dobrze spełnione dla klasycznej metody magnetotellurycznej (MT) i metody audiomagnetotellurycznej (AMT). Obydwa te warianty metody magnetotellurycznej wykorzystują źródła naturalne. W przypadku metody klasycznej (MT) źródłem są zmienne prądy wzbudzone w jonosferze przez zmienne natężenie wiatru słonecznego. Dolna granica obszaru źródłowego przebiega mniej więcej równolegle do powierzchni Ziemi, czoło wyemitowanej fali elektromagnetycznej jest więc również równoległe do tej powierzchni, a kierunek propagacji jest do niej prostopadły. Zakres częstotliwościowy docierającego do powierzchni Ziemi promieniowania źródła jonosferycznego zaczyna się od około 1 Hz i w praktyce nie jest ograniczony od strony niskich częstotliwości. Przedłużenie zakresu częstotliwości w stronę ich wysokich wartości zapewniają odległe wyładowania atmosferyczne, trwające permanentnie w strefie równikowej [16]. Są one źródłem naturalnego pola elektromagnetycznego w tzw. paśmie audiomagnetotellurycznym (AMT). Fale elektromagnetyczne generowane przez wyładowania atmosferyczne odbijają się wielokrotnie od jonosfery i powierzchni Ziemi, tworząc w tzw. dalekiej strefie pole interferencyjne, spełniające główne kryterium pola magnetotellurycznego [11]. Masowość wyładowań atmosferycznych zachodzących ciągle w tej części strefy okołorównikowej, w której słońce znajduje się w zenicie, zapewnia w praktyce ciągłość występowania wysokoczęstotliwościowego pola naturalnego. Zakres częstotliwości pola generowanego przez wyładowania atmosferyczne zmienia się od około 0,1 Hz do nieokreślonej wielkości bliskiej 100 khz. Umowną granicę wysokoczęstotliwościową zwykle utożsamia się nieprecyzyjnie z zakresem częstotliwości aparatury pomiarowej [8]. Trzeci wariant metody magnetotellurycznej, korzystający z pola sztucznego o odpowiedniej konfiguracji geometrycznej, nazwany został metodą audiomagnetotelluryczną z kontrolowanym źródłem (CSAMT) [11, 12]. Problemem w tym wariancie metodycznym jest zachowanie odpowiedniej geometrii pola elektromagnetycznego, spełniającej kryteria pola magnetotellurycznego, będącej warunkiem wykorzystania stosunkowo prostych rozwiązań matematycznych przyjętych w metodzie magnetotellurycznej. Metoda polaryzacji wzbudzonej (IP) jest rozszerzeniem metody elektrooporowej o dodatkowy pomiar zdolności ośrodka geologicznego do gromadzenia ładunków elektrycznych [4, 11]. Efekt elektryczny spolaryzowanych pod wpływem impulsu prądu elektrycznego obiektów geologicznych generujących zanikający w czasie prąd elektryczny może być obserwowany, najlepiej po wyłączeniu prądu wzbudzającego, na powierzchni Ziemi. Ponieważ obiekty te, zależnie od swojej budowy geologicznej i składu oraz budowy geologicznej ich otoczenia, mają różną amplitudę polaryzacji pola elektrycznego i różny czas jego zanikania, to pomiar i analiza tych wielkości dają pewną informację o budowie geologicznej. Efekt polaryzacji wzbudzonej jest najsilniejszy dla minerałów o przewodnictwie elektronowym występujących masowo w złożach rud metali [9]. Chemiczne procesy związane z dyfuzją węglowodorów w kominie dyfuzyjnym mogą w pewnych warunkach prowadzić do powstania w strefie przypowierzchniowej rozproszonej mineralizacji siarczkowej o elektronowym charakterze przewodnictwa [9]. Zjawisko to daje podstawy do zastosowania metody IP w poszukiwaniu i kartowaniu złóż węglowodorów poprzez możliwość określania zasięgu komina dyfuzyjnego (a dokładnie związanej z nim strefy pirytyzacji) [8, 9, 13]. Granice złoża wskazują ponadto anomalie parametrów polaryzacji związane z potencjałami filtracyjnymi w strefie kontaktu woda ropa naftowa [4, 9, 17]. Interpretacja wyników badań Szeroki zakres wykonanych pomiarów elektromagnetycznych, głównie wzdłuż profilu G4 (rysunki 2, 3), skłonił autorów opracowania do przeprowadzenia połączonej interpretacji metod CSAMT IP wzdłuż profilu G4 wraz z weryfikacją istniejących i wskazaniem nowych stref nasycenia węglowodorami. Profil ten, zaprojektowany w północno-zachodniej części struktury Grabownica, wykonany został z użyciem kompletu metod elektromagnetycznych, tj. MT, AMT, CSAMT, IP (w dwóch wersjach: czasowej TDIP, ang. time-domain induced polarization, i spektralnej SIP, ang. spectral induced polarization) i TDEM. Zastosowanie wszystkich dostępnych metod geoelektrycznych pozwoliło na precyzyjną ich kalibrację w aspekcie wykrywania stref nasyconych węglowodorami i wskazania nowych perspektywicznych obszarów. Kompleksową interpretację danych CSAMT przedstawia rysunek 4, na którym przekrój geoelektryczny został zestawiony z modelem geologicznym złoża Grabownica oraz rezultatami profilowań geofizyki otworowej. Korelacja wyniku inwersji 1D wg Occama [2] z krzywą profilowania gamma (PG) Nafta-Gaz, nr 9/2015 695

NAFTA-GAZ Rys. 4. Wyniki inwersji 1D danych CSAMT wzdłuż profilu G4 wraz z modelem geologicznym zestawione z krzywymi profilowania gamma (PG) i elektrometrii otworowej (EL28) z otworu HB-7 oraz wykresem parametru fazowego z otworu HB-7 (rysunek 4) pozwoliła na uwiarygodnienie rozkładu oporności, przy założeniu, że podwyższonym opornościom związanym z obecnością frakcji piaszczystej towarzyszy obniżona wartość anomalii PG, natomiast niskooporowe anomalie związane z utworami ilastymi są skorelowane z podwyższonymi wartościami PG. Zestawienie wyniku inwersji 1D z elektrometrią otworową również jednoznacznie wskazuje na poprawne rozwiązanie zadania odwrotnego, czyli inwersji 1D, i wyraźny związek wyinterpretowanej oporności z litologią badanych skał (rysunek 4). Ostatnim weryfikacyjnym elementem było zestawienie wyników inwersji z przekrojem geologicznym opracowanym wzdłuż linii o przebiegu zbliżonym do przebiegu profilu G4. Jak widać na rysunkach, rezultaty inwersji 1D danych CSAMT w przypadku profilu G4 pozwalają na rozpoznanie charakteru i zmienności litologii (litotyp ilasty lub piaskowcowy) oraz struktury geologicznej rejonu badań, natomiast nie zapewniają możliwości jednoznacznego wskazania stref akumulacji ani też określenia stopnia nasycenia węglowodorami skały zbiornikowej. Wzdłuż profilu G4 i w jego bezpośrednim sąsiedztwie wykonano pomiary metodą polaryzacji wzbudzonej z zastosowaniem układu ekwatorialnego [17]. Wyniki uzyskane dla trzech profili zestawiono w postaci mapy parametru fazowego (rysunek 5). Na uwagę zasługuje fakt wysokiej zbieżności podwyższonych wartości parametru fazowego zarówno w granicach kopalni, jak i w rejonie otworu HB-7 oraz wartości obniżonych poza obszarem struktury Grabownica, jak i lokalnie w rejonie otworu HB-6 (otwór negatywny). Niewykluczone, że dodatkowa anomalia parametru fazowego zlokalizowana w północno-wschodniej części profilu, poza obszarem kopalni Grabownica, jest związana z kolejną strefą nasycenia węglowodorami. Przekroje geoelektryczne opracowane wzdłuż profili przecinających poprzecznie struktury geologiczne w rejonie złoża Grabownica pozwoliły na podjęcie próby zweryfikowania koncepcji budowy geologicznej tego obszaru [10]. Specyficzna mozaika rozkładu niskich i wysokich oporności w poprzecznym przekroju fałdu odzwierciedla zdaniem autorów 696 Nafta-Gaz, nr 9/2015

artykuły głównie zróżnicowanie litologii. Wąskie strefy o obniżonej oporności zaburzające ciągłość relatywnie wysokooporowych kompleksów piaskowcowych można z dużym prawdopodobieństwem wiązać z uskokami (ścięciami). Taki obraz rozkładu oporności można wyjaśnić jako skutek nałożenia systemu uskoków na zróżnicowanie oporności związane ze zmiennością litologiczną. Wyznaczenie granic tektonicznych według powyższych założeń tworzy charakterystyczny układ negatywnej struktury kwiatowej (rysunek 6). Obecność tego typu struktur, świadcząca o przesuwczym charakterze uskoków, może mieć istotne implikacje dla tworzenia i testowania koncepcji tektonicznych dotyczących obszaru badań [6, 7]. Natomiast potwierdzenie faktu powstawania pewnej grupy złóż węglowodorów w obrębie struktur kwiatowych można traktować jako informację pomocną w projektowaniu i realizacji prac poszukiwawczych. Rys. 5. Mapa parametru fazowego polaryzacji w rejonie otworu HB-7 na tle wycinka powierzchniowej mapy geologicznej (objaśnienia do mapy jak na rys. 3) Rys. 6. Interpretacja tektoniczna przekroju opornościowego (według inwersji 1D danych CSAMT wzdłuż profilu G4), po lewej modelowe formy struktur kwiatowych według [3] Nafta-Gaz, nr 9/2015 697

NAFTA-GAZ Podsumowanie i wnioski W ogólnym sensie wyniki przedstawionych powyżej badań potwierdzają możliwość stosowania metod geoelektrycznych do pośredniego poszukiwania złóż węglowodorów, głównie jako źródła informacji strukturalnych i litologicznych. W sprzyjających warunkach geologicznych (i pomiarowych) metody te można wykorzystywać do bezpośredniego wykrywania złóż i ich rozpoznawania. W kontekście aktualnych uwarunkowań i problemów prospekcji węglowodorów jako perspektywiczne należy traktować badania z zastosowaniem różnorodnych wariantów sondowań (metod) częstotliwościowych oraz metody polaryzacji wzbudzonej. Powyższe metody będą szczególnie skuteczne w przypadku złóż zalegających względnie płytko w relacji do ich rozmiarów i głębokości pogrążenia. W takiej sytuacji metody magnetotelluryczne można stosować do kartowania stropu złoża oraz kontaktu woda ropa naftowa lub woda gaz ziemny, wykorzystując zależność (podwyższenie) oporności skał zbiornikowych od ich nasycenia węglowodorami. Relatywny wzrost oporności strefy akumulacji powoduje powstanie znacznego kontrastu opornościowego na granicy złoża z ilasto-mułowcowymi skałami uszczelniającymi, podobnie jak ze skałami zbiornikowymi nasyconymi silnie zasolonymi wodami złożowymi. Perspektywiczne wydaje się także wykorzystanie metody polaryzacji wzbudzonej do wykrywania obecności złoża oraz określenia położenia jego konturu. Przyczyny powstawania anomalii rozkładu parametrów polaryzacji wzbudzonej są ciągle dyskusyjne i nie jest oczywiste, czy należy je wiązać z mineralizacją siarczkową w przypowierzchniowej strefie komina dyfuzyjnego tworzącego się nad złożami ropy naftowej i gazu ziemnego, czy też z procesami zachodzącymi na granicy węglowodory woda złożowa.w odniesieniu do przedstawionych wyników badań elektromagnetycznych dobrze udokumentowane wydają się poniższe stwierdzenia: serie złożowe zaznaczają się na przekroju oporności jako strefy wysokooporowe, jednak trudna lub niemożliwa jest ilościowa ocena wpływu nasycenia węglowodorami na wartość oporności, dobre uszczelnienie złoża związane jest z obecnością miąższych kompleksów niskooporowych (iłowce, mułowce) w nadkładzie, obniżenie oporności poniżej złoża wiąże się prawdopodobnie z obecnością zmineralizowanych wód złożowych w porowatych skałach zbiornikowych lub z podścielającymi warstwami ilasto-mułowcowymi, rozkład oporności odzwierciedla także strefy uskokowe i może być podstawą do interpretacji tektoniki. Na zakończenie należy podkreślić, że efekty anomalne związane z obecnością złóż są raczej słabe i trudne do wydzielenia z tła anomalii generowanych przez ośrodek geologiczny i sztuczne zakłócenia elektromagnetyczne. Anomalie przypowierzchniowe nie zawsze się pojawiają, natomiast niewielkie rozmiary złoża w stosunku do głębokości jego pogrążenia ograniczają prawdopodobieństwo zarejestrowania w badaniach powierzchniowych efektów bezpośrednich. Perspektywiczne wydaje się kompleksowe zastosowanie kilku metod geofizycznych, geochemicznych i analizy powierzchniowego zdjęcia geologicznego. Prosimy cytować jako: Nafta-Gaz 2015, nr 9, s. 691 699 Artykuł nadesłano do redakcji 16.07.2015 r. Zatwierdzono do druku 1.09.2015 r. Literatura [1] Berdicevski M. H.: Elektriceskaja razvedka metodom magnetotelluriceskogo profilirovania. Moskwa, Nedra, 1968, 253 s. [2] Constable S. C., Parker R. L., Constable C. G.: Occam s inversion: A practical algorithm for generating smooth models from electromagnetic sounding data. Geophysics 1987, vol. 52, no. 3, s. 289 300. [3] Dadlez R., Jaroszewski W.: Tektonika. Warszawa, PWN, 1994, 743 s. [4] Davydycheva S., Rykhlinski N., Legeido P.: Electrical-prospecting method for hydrocarbon search using the induced-polarization effect. Geophysics 2006, vol. 71, no. 4, s. G179 G189. [5] Dzwinel J.: Geofizyczne podstawy bezposrednich poszukiwan naftowych. Geofizyka i Geologia Naftowa 1974, nr 9 12, s. 241 270. [6] Jankowski L., Probulski J.: Rozwoj tektoniczno-basenowy Karpat zewnętrznych na przykladzie budowy geologicznej zloz Grabownica, Strachocina i Lodyna oraz ich otoczenia. Geologia 2011, t. 37, s. 555 583. [7] Jankowski L., Rauch-Wlodarska M.: Proba interpretacji tektoniki w otoczeniu struktur zlozowych Grabownica, Strachocina i Lodyna. Inicjatywa Technologiczna I, projekt nr 13102, materiały niepublikowane, Kraków 2009. [8] Pirson S. J.: Physical and chemical signals around oil and gas traps. The Log Analyst 1978, vol. 19, issue 2, s. 18 23. [9] Stefaniuk M.: Metody elektromagnetyczne w prospekcji naftowej. Geologia 2011, t. 37, z. 1, s. 5 36. [10] Stefaniuk M. (red.).: Sprawozdanie z eksperymentalnych badan elektromagnetycznych w rejonie kopalni Grabownica i Strachocina. Inicjatywa Technologiczna I, 2010, projekt nr 13102, materiały niepublikowane, Kraków 2010. [11] Stefaniuk M., Farbisz J., Wojdyla M., Sito L.: Badania magnetotelluryczne na Dolnym Slasku nowe mozliwosci wyko- 698 Nafta-Gaz, nr 9/2015

artykuły rzystania metody magnetotellurycznej w geologii strukturalnej, zlozowej, poszukiwania wod mineralnych i termalnych. [W:] Zelazniewicz A., Wojewoda J., Ciezkowski W. (red.): Mezozoik i kenozoik Dolnego Slaska. 81 Zjazd Polskiego Towarzystwa Geologicznego, 2011, ISBN 978-83-924869-8-5, s. 169 193. [12] Stefaniuk M., Wojdyla M.: Badania magnetotelluryczne z zastosowaniem sztucznego zrodla pola pierwotnego. Geofizyka: Biuletyn Informacyjny 2007, nr 2, s. 7 23. [13] Sternberg B. K.: A review of some experience with the induced polarization resistivity method for hydrocarbon surveys: Successes and limitations. Geophysics 1991, vol. 56, no. 10, s. 1332 1522. [14] Wdowiarz S.: Budowa geologiczna faldu Grabownicy 1:5000. Kopalnictwo Naftowe, Geolog Rejonu Sanok 1952, uaktualniono 1967. [15] Wdowiarz S.: Geologia faldu Grabownicy. Biuletyn Instytutu Geologicznego 1953, nr 120, s. 1 94. [16] Wight D. E.: MT/EMAP Data Interchange Standard. Revision 1.0: SEG, Tulsa 1988, 91 s. [17] Wojdyla M., Stefaniuk M., Sada M., Sito L.: Metoda polaryzacji wzbudzonej w prospekcji zloz weglowodorow. Geologia 2011, t. 37, z. 1, s. 63 88. Dr hab. inż. Michał STEFANIUK Geofizyk, Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Katedra Surowców Energetycznych al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków Przedsiębiorstwo Badań Geofizycznych Sp. z o.o. ul. Jagiellońska 76, 03-301 Warszawa E-mail: stefaniu@agh.edu.pl Mgr inż. Adam Cygal Doktorant w Katedrze Surowców Energetycznych na Wydziale Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska. Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków E-mail: cygal@agh.edu.pl Mgr inż. Magdalena Krzysztofik Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska al. Mickiewicza 30 30-059 Kraków E-mail: krzysztofikmagda@wp.pl Mgr inż. Marek Sada Przedsiębiorstwo Badań Geofizycznych Sp. z o.o. ul. Jagiellońska 76 03-301 Warszawa E-mail: m.sada@pbg.com.pl Mgr inż. Elżbieta Maj Przedsiębiorstwo Badań Geofizycznych Sp. z o.o. ul. Jagiellońska 76 03-301 Warszawa E-mail: e.maj@pbg.com.pl Nafta-Gaz, nr 9/2015 699