Upload
others
View
8
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Przekroje Geologiczne
dr inż. Bartosz Papiernik
Współpraca mgr. inż. Justyna Nosal
Katedra Surowców Energetycznych Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska Kraków, 2013
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.
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
Podział pod względem skali
Przekroje poglądowe i dokumentacyjne
- Karbon młodszy
- Karbon starszy
- Dewon młodszy
- Dewon starszy
- Dewon środkowy
- Sylur młodszy- Perm młodszy
- Trias młodszy
- Sylur starszy
- Ordowik
- Trias środkowy
- Kambr
- Trias starszy
- Perm starszy
- Czwartorzęd
- Neogen, torton + sarmat
- Kreda młodsza
- Kreda starsza
- Jura młodsza
- Jura środkowa
- Jura starsza
Q
N
K2
K1
J3
J2
J1
T3
T2
T1
P2
P1
C2
D3
D2
D1
S2
S1
O
CmC1
Legenda :
Skala pozioma
[m.n.p.m.] [m.n.p.m.]
[m.n.p.m.] [m.n.p.m.]
[m.n.p.m.]
Przekrój geologiczny III - III’
Przekrój geologiczny II - II’
Przekrój geologiczny I - I’
SWNE
I I’
Rzeki IG1 Gidle -1 Granice -2 Granice -1
IISW
Milianów IG-1 Milianów -2 Pągów IG-1 Boża Wola IG-1
II’NE
IIISW
III’NE
Ślęzany 1L Biała Wielka IG-1 Secemin IG-1 Włoszczowa IG-1
500
0
-500
-1000
-2000
-1500
-2500
-3000
-3500-3600
500
0
-500
-1000
-1500
-2000
-2500
-3000
-3500
-3600
500
0
-500
-1500
-1000
-2000
-2500
-3000
-3500
-4000
-4500
-5000
-5500
-6000-6200
500
0
-500
-1000
-1500
-2000
-2500
-3000
-3500
-4000
-4500
-5000
-5500
-6000-6200
500
0
-500
-1000
-1500
-2000
-2500
-3000
-3500
-4000
-4300
0
-500
-1000
-1500
-2000
-2500
-3000
-3500
-4000
-4300
500
-1500
-2000
-2500
-3000
-3500
-4000
-4300
0
-500
-1000
0 2 4 6 8 10km
[m.n.p.m.]
Złonkiewicz 2001, w: Górecki et al. 2002
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.
Ze względu na zawartość można wydzielić: - przekroje strukturalne i geofizyczno - strukturalne - przekroje stratygraficzne
Przekrój stratygraficzny
Przekrój strukturalny
na podstawie materiałów Schlumberger
Przekroje strukturalne
Skonstruowane na podstawie danych otworowych, map i
odsłonięć terenowych
Złonkiewicz 2001, w: Górecki et al. 2002
Przekroje geofizyczno - strukturalne
Qp
TrnTrwTrp
K
J
Tr
Trp
Trp
J
KK
Trn
Trp
J
Qp
Pcz
Ps
J
Qp
TrnTrwTrp
K
J
Tr
Trp
Trp
J
KK
Trn
Trp
J
Qp
Pcz
Ps
J
Qp
TrnTrwTrp
K
J
Tr
Trp
Trp
J
KK
Trn
Trp
J
Qp
Pcz
Ps
J
Qp
TrnTrwTrp
K
J
Tr
Trp
Trp
J
KK
Trn
Trp
J
Qp
Pcz
Ps
J
Qp
TrnTrwTrp
K
J
Tr
Trp
Trp
J
KK
Trn
Trp
J
Qp
Pcz
Ps
J
Qp
TrnTrwTrp
K
J
Tr
Trp
Trp
J
KK
Trn
Trp
J
Qp
Pcz
Ps
J
Qp
TrnTrwTrp
K
J
Tr
Trp
Trp
J
KK
Trn
Trp
J
Qp
Pcz
Ps
J
Qp
TrnTrwTrp
K
J
Tr
Trp
Trp
J
KK
Trn
Trp
J
Qp
Pcz
Ps
J
Qp
TrnTrwTrp
K
J
Tr
Trp
Trp
J
KK
Trn
Trp
J
Qp
Pcz
Ps
J
Qp
TrnTrwTrp
K
J
Tr
Trp
Trp
J
KK
Trn
Trp
J
Qp
Pcz
Ps
J
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.
Przekroje stratygraficzne
Przykład komputerowego przekroju stratygraficznego. (Stratworks: Correlation).
Korelacja między otworami w rejonie Drohobyczka - Jodłówka
Przekrój strukturalny na podstawie danych otworowych z uwzględnieniem geofizyki wiertniczej
Korelacja litofacjalna na podstawie danych z odsłonięć powierzchniowych i wyników profilowań geofizyki wiertniczej
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 horyzontów litostratygraficznych Proporcjonalne odległości między odwiertami, lepiej pozwalają zrozumieć proporcje
w basenie, jednakże stanowią utrudnienie w procesie interpretacji/korelacji
Korelacja horyzontów litostratygraficznych Stałe odległości między odwiertami, ułatwiają porównanie krzywych,
jednakże zaburzają relacje geometryczne
Interpretacja bazująca na kształtach krzywych geofizycznych
http://www.scminc.com/port/SCM_Well_Sections_Petrel_2011.pdf
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.
http://www.scminc.com/port/SCM_Well_Sections_Petrel_2011.pdf
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
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
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.
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
Dane otworowe
Baza otworowa Centralnej Bazy Danych Geologicznych (CBDG) http://baza.pgi.gov.pl/
Źródło: http://geoportal.pgi.gov.pl/portal/page/portal/cbdg/baza/podsystemy/otwory
Przykład komputerowego przekroju stratygraficznego (Stratworks: Correlation). Korelacja pomiędzy otworami w rejonie Drohobyczka – Jodłówka.
Integracja danych geofizycznych i geologicznych
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.
Korekta i ujednolicenie współrzędnych wierceń (i/lub profili terenowych)
PRZYGOTOWANIE DANYCH
DO ZESTAWIENIA PRZEKROJU
Sprawdzenie współrzędnych
wierceń na mapie
lokalizacyjnej
Weryfikacja współrzędnych
uzyskanych z baz danych
Zadbanie o zestawienie
współrzędnych w jednym
odwzorowaniu geograficznym
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 1992.
W poszukiwaniach naftowych mapy wgłębne są wykonane w odwzorowaniu Gaussa – Krügera (Układ 1942).
Korekta i ujednolicenie współrzędnych wierceń (i/lub profili terenowych)
Nazwa otworu: SZCZEBRZESZYN – 1
Współrzędne geograficzne:
Fi: 51.5577157264112
La: 21.3725822433893
Układ 1942: zapis przykładowy
Wsp-x: 5714300
Wsp-y: 4525840
Wsp-x15: 5733510.79
Wsp-y15: 3941755.95
Głębokość całkowita: 4100m
Wysokość n.p.m.: 181.66
Współrzędne dla centralnego południka 21
Współrzędne dla centralnego południka 15
Współrzędne geograficzne jako stopnie dziesiętne
Przygotowanie danych: Weryfikacja i ujednolicenie wydzieleń stratygraficznych
Przeliczenie miąższości przewiercanych na rzeczywiste
(stratygraficzne):
mr = cosa · ma ma = miąższość pozorna
mr = 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)
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)
Przeliczenie miąższości przewiercanych na rzeczywiste (stratygraficzne):
mr = cosa · ma ma = miąższość pozorna
mr = miąższość rzeczywista
cosa = kąt upadu warstw
Uwzględnienie krzywizny otworu
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
Przygotowanie danych wejściowych
Sejsmogram syntetyczny
Dowiązanie sejsmiki do obrazu falowego
Przykładowa korelacja otworowo – sejsmiczna oraz sejsmogram syntetyczny.
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.
Przygotowanie danych: Ujednolicenie poziomu odniesienia
PRZYKŁADY POZIOM ODNIESIENIA
Przekroje strukturalne poziom morza
Przekroje stratygraficzne (korelacje)
Przekroje strukturalne (rzadziej)
regionalnie śledzone poziomy izochroniczne (poziomy przewodnie)
Profile sejsmiki refleksyjnej 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.
POZIOM ODNIESIENIA
Współczesny przekrój
strukturalny
Współczesny przekrój
strukturalny odniesiony do
stropu horyzontu
izochronicznego.
(Umożliwia obserwację
ewolucji)
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)
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).
Zalety przekrojów przewyższonych
Możliwość wprowadzenia szczegółowego podziału
stratygraficznego
Zwiększenie czytelności krzywych geofizyki
wiertniczej
Lepsza czytelność skomplikowanej budowy
geologicznej
WIĘKSZA PRECYZJA INTERPRETACJI
Przekroje przewyższone – przykład zmiany stosunków kątowych
Przekroje przewyższone – pozorny spadek miąższości na skrzydle fleksury
Przekroje przewyższone konieczność dostosowania danych !!!!!!
Korekta w trakcie interpretacji przekrojów przewyższonych:
przeliczenie kątów upadu
tgδ = tgδa/V
δ – rzeczywisty kąt upadu przewyższenia
δa – pozorny kąt upadu
V – współczynnik (krotność powiększenia skali pionowej)
PRZEKROJE GEOLOGICZNE – przewyższone czy nie ?
• Rozpoznające płytką budowę geologiczną w obszarach o stosunkowo zrównoważonych miąższościach
• Mogą być NIEPRZEWYŻSZONE
Krótkie przekroje strukturalne
• Rozpoznające głęboko położone warstwy
• Powinny być PRZEWYŻSZONE
Regionalne przekroje
strukturalne • Na ogół muszą być
PRZEWYŻSZONE
Korelacje międzyotworowe
[przekroje statygraficzne]
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◦.
Wyznaczenie przekroju przebiegającego przez wiercenia,
wzdłuż linii łamanej powoduje zwiększenie rozmiaru
(długości) struktury, poważne zniekształcenie stosunków
kątów, a także powstawanie nieistniejących struktur
niższego rzędu
Czynniki wpływające na zaburzenie
geometrii przekrojów
B B’
poziom morzapoziom morza
NWNW SESE
A A’
0200
200
0200
200
I II
-1 -2 -3
I – przekrój biegnący przez odwierty, wzdłuż linii łamanej
II- przekrój prostolinijny poprowadzony wzdłuż linii
maksymalnego upadu warstw
linia profilu
d b b= + 1 2
mp
a
b2
b1
N
S
EW
w
d
a
mg
m = m cos sing p * d * h
a
w
w
nh = a - n
h
Przeliczenie miąższości
pozornej na rzeczywistą na
podstawie danych uzyskanych
w wyniku kartowania
terenowego
wg J. Kuśmierek nie publikowane