Расширенный поискСотрудники лаборатории фундаментальных и прикладных проблем тектонофизики проводят работы по полевому тектонофизическому картированию и исследованию природного поля напряжений массива горных пород в пределах отдельных регионов или месторождений.
Полевые тектонофизические исследования включают следующие основные этапы:
- Полевой сбор тектонофизических данных, включающий замеры различных геологических стресс-индикаторов: зеркал скольжения с ориентировкой относительных смещений, стресс-стилолитов, отрывных трещин, зон дробления/разуплотнения пород, малых разрывных нарушений и т.д.
- Установление характера и параметров природного поля напряжений (тип напряженного состояния, вид напряженного состояния (коэффициент Лоде-Надаи), направления действия и нормированные величины главных напряжений/деформаций, кулоновы напряжения) с использованием катакластического (Ю.Л. Ребецкий), структурно-геоморфологического (Л.А. Сим) и структурно-парагенетического (Л.М. Расцветаев) методов анализа разрывных нарушений на основе собранных полевых и других доступных геологических данных.
- На основе полученных данных полевого тектонофизического картирования и рассчитанных по ним характеристик природного поля напряжений устанавливается преобладающая кинематика основных разломов объекта исследований, оцениваются условиях их деформирования (дилатансионные, компакционные) и выделяются наиболее активные их участки по данным о кулоновых напряжениях.
Сотрудники лаборатории выполняют реконструкцию природного напряженного состояния:
- основанного на анализе разрывных смещений в области продуктивного пласта на основе данных 3D сейсмики;
- по сейсмологическим данным, определяющим морфологию структур хрупкого разрушения, формирующихся в результате гидроразрыва пласта и по данным о механизмах микроземлетрясений;
- основанного на изучении поверхностных форм рельефа района месторождения, используя результаты полевых наблюдений и/или на основе фотоснимков высокого разрешения и топокарт;
- по результатам анализа имиджей стенок скважин и/или изучения керна.
Прогноз рудных залежей в разломных зонах с использованием методов геомеханического моделирования напряженно-деформированного состояния начинается с необходимости выбора модели нагружения исследуемого геологического объекта.
Решение этой проблемы состоит в получении тектонофизическими методами модели напряженного состояния объекта в региональном масштабе усреднения. На основе этих данных осуществляется подбор краевых условий, которые с одной стороны удовлетворяли бы геологическим данным о соотношениях амплитуд смещений на главных разломах, а с другой соответствовали бы тектонофизическим данным о напряжениях регионального ранга.
Тектонофизика позволяет по данным о напряженном состоянии, возникшем в зонах локализации пластического течения (эквиваленты разломных зон), спрогнозировать морфологические параметры разрывных структур и их кинематику. Такая интерпретация результатов моделирования контролируется лабораторным тектонофизическим моделированием и данными полевых структурно-геологических наблюдений.
На основе данных о напряженно-деформированном состоянии массива горных пород месторождения возможно выполнение районирования по типу реализуемых деформаций и выявления зон компакции и дилатансии.
Для продуктивного пласта по данным 3D сейсмики возможен расчет поля деформаций с выделением участков локализации дизъюнктивных нарушений. Вместе с данными о напряжениях это позволяет выделять участки (сегменты) разрывов с тенденцией к дилатансии (с повышенной проницаемостью) или компакции (пониженная проницаемость).
В ходе выполнения хоздоговорных работ отрабатывались возможности районирования зон месторождений и выделения на них участков с зонами богатого оруденения или благоприятных для нефтегазодобычи. Это позволило начать разработку алгоритмов анализа данных о трещиноватости, полученных в кернах, а также на основе данных имиджа стенок нефтедобывающих скважин. На сланцевых газовых месторождениях проводились работы по развитию катакластического метода анализа разрывных смещений на основе данных о микротрещинах гидроразрыва пласта для оценки напряженного состояния и прогноза формирования трещин отрыва.
В ходе математического моделирования напряжённого состояния упругого массива с совокупностью сдвиговых трещин выполняются расчёты всех параметров двумерного поля напряжений с заданной геометрией сдвиговых разрывов, смещения по которым происходят одновременно либо последовательно. Приближённый аналитический метод позволяет отслеживать изменение напряжённого состояния массива, происходящее вследствие смещений бортов разрывов. На основании рассчитанного поля напряжений делаются выводы о зонах в массиве, потенциально опасных с точки зрения возникновения вторичных нарушений, а также о наиболее вероятной ориентации этих нарушений.
tph204@ifz.ru
