Возможности набортных гравиметрических и гидромагнитных исследований при решении инженерно-геологических задач на шельфе

В статье рассмотрены возможности применения набортной гравиметрии и гидромагнитометрии в комплексе с высокоразрешающей сейсморазведкой в рамках инженерно-геологических изысканий на арктическом шельфе Российской Федерации. Исследования выполнялись в южной части шельфа Карского моря в районе работ площадью 25 км² с целью выявления потенциально опасных зон для постановки плавучей буровой установки. Исследования выполнены по регулярной сети наблюдений, состоящей из 51 рядовых и 26 секущих профилей. Длина каждого профиля 5 км. Гравиметрические исследования осуществлялись морским набортным гравиметром «Чекан-АМ». Магнитометрические исследования выполнялись с использованием буксируемых морских магнитометров SeaSPY2. Густая сеть наблюдений, высокоточная аппаратура и методика полевых работ позволили получить высокую результирующую точность съемок: 0,14 мГал и 1,12 нТл. Глубина исследований при выполнении инженерно-геологических изысканий представленным комплексом методов варьировалась от первых сотен метров до одного километра. Многолетний опыт проведения инженерно-геологических изысканиях в пределах арктического шельфа сотрудниками компании АО «Морская арктическая геологоразведочная экспедиция», показывает, что распространенными опасностями геологической природы данного региона являются палеоврезы и палеодолины. Данные структуры традиционно заполнены слабоконсолидированными, часто газонасыщенными, осадками с включением крупнообломочного материала. Палеоврезы отчетливо проявляются в высокочастотной составляющей магнитного поля и для их выявления была рассчитана локальная составляющая аномального магнитного поля. В результате комплексной интерпретации аномалий поля силы тяжести и данных магниторазведки локализована изогнутая линейная зона, пересекающая весь участок исследований. Выделенная аномальная зона приурочена к границам палеовреза, который первоначально был обнаружен по данным сейсмоакустических исследований. По результатам интерпретации магнитометрических исследований в восточной части исследуемого участка была выделена область отрицательных магнитных аномалий. По материалам сейсмоакустических исследований в данной зоне прослеживаются палеоврезы сложной пространственной и глубинной конфигурации. Примечательно, что данные структуры не проявлены в магнитном поле. По полученным значениям гравитационного поля и по сейсмоакустическим данным через всю площадь построен сейсмоплотностной разрез меридионального простирания. В результате 2D сейсмоплотностного моделирования подобраны плотности для подсеченного палеовреза и обнаружены два разуплотнения на глубине 200 м. Обнаруженные области разуплотнения могут быть вызваны газонасыщенностью осадочной толщи и требуют учета при постановке плавучей буровой платформы. Интерпретация аномального гравитационного поля в указанном комплексе геофизических методов с априорной геологической информацией позволяет спрогнозировать плотностное строение изучаемого породного массива и дает рекомендации по дальнейшим исследованиям.

1. Андреев О.П., Кобылкин Д.Н., Ахмедсафин С.К. и др. Гравиметрический ко нтроль разработки газовых и газоконденсатных месторождений. Состояние, проблемы, перспективы. М.: ООО «Издательский дом Недра», 2012. 374 с.

2. Блох Ю.И. Теоретические основы комплексной магниторазведки. М., 2012. 160 с.

3. Бычков С.Г., Геник И.В., Простолупов Г.В., Щербинина Г.П. Современная гравиразведка при геологоразведочных работах на нефть и газ // Геофизика. 2013. № 5. С. 42−45.

4. Глазнев В.Н., Якуба И.А. Мощность земной коры территории Республики Нигер по данным стохастической интерпретации гравитационного поля // Вестн. Воронеж. гос. ун-та. Серия: Геология. 2020. № 4. С. 46–58.

5. Гордин В.М., Розе Е.Н., Углов Б.Д. Морская магнитометрия. М.: Недра, 198 6. 232 с.

6. Журавлев В.А. К вопросу оценки погрешности уравненных геофизических съемок // Сб. докладов Международной научной школы-семинара: «Вопросы теории и практики комплексной геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей». Ухта: Изд. УГТУ, 2000. С. 57–62.

7. Журавлев В.А., Челышев С.В., Кочетов М.В. Опыт использования гравиметра Ч екан и перспективы развития морской гравиметрии в ОАО МАГЭ // Вопросы теории и практики геологической интерпретации геофизических полей: Материалы 47-й сессии Международного научного семинара Д.Г. Успенского — В.Н. Страхова: Сборник. Воронеж, 2020. С. 124−127.

8. Козлов С.А. Оценка устойчивости геологической среды на морских месторожден иях углеводородов в Арктике // Нефтегазовое дело. 2005. № 1. С. 29.

9. Колюбакин А.А., Миронюк С.Г., Росляков А.Г. и др. Применение комплекса гео физических методов для выявления опасных геологических процессов и явлений на шельфе моря Лаптевых // Инженерные изыскания. 2016. № 10–11. С. 38−51.

10. Костицын В.И. Методы повышения точности и геологической эффективности детал ьной гравиразведки. Пермь: ПГУ, 2002. 220 с.

11. Кочетов М.В., Журавлёв В.А. Оптимизация методики дифференциальной гидромагни тной съемки // Вестник Воронеж гос. ун-та. Сер: Геология. 2018. № 2. С. 127–131.

12. Кочетов М.В. Имитационное моделирование дифференциальной гидромагнитной съем ки в стохастических средах // Вестн. Воронеж. гос. ун-та. Сер: Геология. 2019. № 3. С. 99−103.

13. Миронов В.С. Курс гравиразведки: Учебное пособие. Л.: Недра. Ленинградское отделение, 1980. 543 с.

14. Никитин А.А., Хмелевской В.К. Комплексирование геофизических методов. Тверь: ГЕРС, 2004. 294 с.

15. Новиков К.В. Магниторазведка. Ч. 1. М., 2013. 141 с.

16. Пешехонов В.Г., Степанов О.А., Августов Л.И. и др. Современные методы и средс тва измерения параметров гравитационного поля Земли / Под общ. ред. В.Г. Пешехонова; науч. ред. О.А. Степанов. СПб.: ГНЦ РФ. АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2017. 390 с.

17. Семевский Р.Б., Аверкиев В.В., Яроцкий В.А. Специальная магнитометрия. СПб.: Наука, 2002. 228 с.

18. Стариков В.С. Методы инженерной геофизики при поисках техногенных объектов на мелководных акваториях // Вестн. Воронеж. гос. ун-та. Серия: Геология. 2021. № 1. С. 75−81.

19. Шепелев А.А., Жилин Ф.Е., Демонов А.П. Эффективность выполнения гидромагнитных градиентометрических исследований с использованием магнитовариационной станции при инженерно-геологических изысканиях на континентальном арктическом шельфе // Инженерные изыскания. 2021. Т. XV, № 3−4. С. 32−41.

20. Boyce J.I., Reinhardt E.G. Marine Magnetic Survey of a Submerged Roman Harbour, C aesarea Maritima, Israel. // The International Journal of Nautical Archaeology. 2004. Vol. 33. P. 122–136.

21. Eiken O. et al. Four decades of gravity monitoring of the Groningen gas field // F irst EAGE Workshop on Practical Reservoir Monitoring. — European Association of Geoscientists & Engineers. 2017. P. 505–0030.

22. Krahenbuhl R.A., Li Y. 4D gravity modeling: Integrating seismic data with highly con strained gravity inversions for effective reservoir monitoring // 12th International Congress of the Brazilian Geophysical Society. — European Association of Geoscientists & Engineers. 2011. P. 264–00072.

23. Ruiz H., Lien M., Lindgård J.E. 4D gravity and subsidence monitoring as cost-effective alternatives to 4D seismic // EAGE Seabed Seismic Today: from Acquisition to Application. — European Association of Geoscientists & Engineers. 2020. Vol. 2020. № 1. P. 1–5.

24. Shepelev A.A., Zhilin F.E. Comparison of Processing Results of Magnetometric Data Using Magnetic Base Station and Gradiometer in Offshore Engineering Survey // Engineering and Mining Geophysics 2021. — European Association of Geoscientists & Engineers. 2021. Vol. 2021. № 1. P. 1–7.

25. Weiss E, Ginzburg B, Cohen T.R. et al. High Resolution Marine Magnetic Survey of Shallow Water Littoral Area. Sensors (Basel) // Sensors. 2007. P. 1697–1712. 26. СП 47.13330.2016 Свод правил. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП.11-02-96.