Przekroje - Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska

Przekroje Geologiczne
dr inż. Bartosz Papiernik
[email protected]
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
podstawie interpretacji
(geofizyki
skonstruowany na
wyników wierceń, badań geofizycznych
wiertniczej,
magnetotellurycznych
pionowej,
itp.)
interpretacji
i
czasami
sejmiki,
powierzchniowych
badań
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
I
I’
SW
[m.n.p.m.]
500
NE
Rzeki IG1
Granice -2
Gidle -1
[m.n.p.m.]
500
Granice -1
0
0
-500
-500
Przekroje poglądowe:
drukowane w małych skalach
przedstawiające
zgeneralizowaną budowę
geologiczną.
Zastosowanie: publikacje,
syntetyczne sprawozdania.
-1000
-1000
-1500
-1500
-2000
-2000
-2500
-2500
-3000
-3000
-3500
-3600
-3500
-3600
Przekrój geologiczny I - I’
II’
II
SW
NE
[m.n.p.m.]
500
Milianów IG-1
Milianów -2
Boża Wola IG-1
Pągów IG-1
0
[m.n.p.m.]
500
0
-500
-500
-1000
-1000
-1500
-1500
-2000
-2000
-2500
-2500
-3000
-3000
-3500
-3500
-4000
-4000
-4500
-4500
-5000
-5000
-5500
-5500
-6000
-6200
-6000
-6200
Przekrój geologiczny II - II’
Przekroje dokumentacyjne:
wielkoskalowe
wykorzystywane w pracach
dokumentacyjnych,
dokumentacjach złożowych
itp. – szczegółowa informacja
strukturalna, stratygraficzna,
miąższościowa, litologiczna
itp.
III
III’
SW
[m.n.p.m.]
500
NE
Ślęzany 1L
Biała Wielka IG-1
[m.n.p.m.]
500
Włoszczowa IG-1
Secemin IG-1
0
0
-500
-500
-1000
-1000
-1500
-1500
-2000
-2000
-2500
-2500
-3000
-3000
-3500
Przekrój geologiczny III - III’
-3500
-4000
-4000
-4300
-4300
S kala poz iom a
Legenda :
Q
N
0
2
4
6
8
10km
- Czw artorzęd
- Neogen,
torton + sarmat
K2
- Kreda m łodsza
K1
- Kreda starsza
J3
- Jura m łodsza
J2
- Jura środkow a
J1
- Jura starsza
T3
- Trias m łodszy
D3
- Dew on m łodszy
T2
- Trias środkow y
D2
- Dew on środkow y
T1
- Trias starszy
D1
P2
- P erm m łodszy
S2
- S ylur m łodszy
S1
- S ylur starszy
P1
- P erm starszy
C2
- Karbon m łodszy
C1
- Karbon starszy
O
Cm
- Dew on starszy
- O rdow ik
- Kam br
Złonkiewicz 2001, w: Górecki et al. 2002
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
Qp
Trp
Tr
J
K
Trw
Trn
Pcz
Trp
Trn
Trp
J
Trp
K
K
Ps
J
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
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
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
Integracja danych
geofizycznych i
geologicznych
Przykład komputerowego przekroju stratygraficznego
(Stratworks: Correlation).
Korelacja pomiędzy otworami w rejonie Drohobyczka – Jodłówka.
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
Zadbanie
o zestawienie
współrzędnych
w jednym
odwzorowaniu
geograficznym
Sprawdzenie
współrzędnych
wierceń
na mapie
lokalizacyjnej
Weryfikacja
współrzędnych
uzyskanych
z baz danych
Weryfikacja współrzędnych wierceń
W Polsce istnieje kilka odwzorowań używanych do opracowywania map
topograficznych. Najczęściej wykorzystywane to:
• Układ 1965
• Układ 1942
W regionalnej kartografii
• Układ 1992
geologicznej obowiązujące
• Układ 2000
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
geograficzne jako
stopnie dziesiętne
Współrzędne
dla centralnego
południka 21
Współrzędne
dla centralnego
południka 15
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
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
Sejsmogram syntetyczny
Dowiązanie sejsmiki do obrazu falowego
Przykładowa korelacja otworowo – sejsmiczna oraz sejsmogram syntetyczny.
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.
Krzywa zailenia
(litologia)
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
WIĘKSZA PRECYZJA
INTERPRETACJI
Lepsza czytelność
skomplikowanej budowy
geologicznej
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
Regionalne
przekroje
strukturalne
• Rozpoznające
głęboko położone
warstwy
• Powinny być
PRZEWYŻSZONE
• 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◦.
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
200
NW
SE
I
0
poziom morza
-1
-2
200
SE
II
200
0
A’
A
NW
B
200
B’
poziom morza
-3
I – przekrój biegnący przez odwierty, wzdłuż linii łamanej
II- przekrój prostolinijny poprowadzony wzdłuż linii
maksymalnego upadu warstw
N
b1
Przeliczenie miąższości
pozornej na rzeczywistą na
podstawie danych uzyskanych
w wyniku kartowania
terenowego
a
E
W
S
b2
mp
a
d = b1 + b2
w
d
linia profilu
w
h
h =a - n
w
mg = mp * cosd * sinh
wg J. Kuśmierek nie publikowane
n
a
mg