Казанский (Приволжский) федеральный университет Институт геологии и нефтегазовых технологий Геолого-геофизические исследования акваторий Часть Технология морской сейсморазведки Учебно-методическое пособие
Скачать 0.49 Mb.
|
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ДНА МИРОВОГО ОКЕАНАПодводные континентальные окраины нашей планеты представляют собой уникальную морфоструктуру земной поверхности, характеризующуюся значительными размерами и имеющую фундаментальное геологическое значение. Высокий ресурсный и биологический потенциал континентальных окраин сделали их предметом пристального изучения и постоянно возрастающего внимания. Основная часть площади дна мирового океана (73,8%) располагается на глубинах от 3000 до 6000 м. В основе выделения морфоструктур дна океана лежат различия в строении и истории развития их земной коры. Участки мирового океана, прилегающие к материкам, представляют собой подводную окраину материков и характеризуются материковым типом земной коры. По особенностям рельефа океанического дня в пределах данных участков выделяются шельф, материковый склон и материковое подножие. За подножием следует ложе океана или ложе котловин краевых морей (если подводная окраина материка обрамляется зоной островных дуг). Шельф - прибрежная донная равнина с довольно небольшими глубинами, в сущности, продолжение окраинных равнин суши. Большая часть шельфа имеет платформенную структуру. На шельфе нередки остаточные (реликтовые) формы рельефа надводного происхождения, а также реликтовые речные, ледниковые отложения. Это означает, что при регрессии моря в четвертичный период обширные пространства шельфа превращались в сушу. Обычно шельф заканчивается на глубинах 100-200 м, а иногда и на больших, довольно резким перегибом, так называемой бровкой шельфа. Ниже этой бровки в сторону океана простирается материковый склон - более узкая, чем шельф, зона океанического или морского дна с уклоном поверхности в несколько градусов. Нередко материковый склон имеет вид уступа или серии уступов с крутизной от 10 до нескольких десятков градусов. Средняя глубина внешнего края (бровки) шельфа, отделяющего его от материкового склона, составляет около 130 м. У берегов, подвергавшихся оледенению, на шельфе часто отмечаются ложбины (троги) и впадины. Выработанные ледниками троги часто тянутся поперек всего шельфа; местами вдоль них располагаются исключительно богатые рыбой отмели. Шельфы у берегов, где оледенения не было, имеют более однообразное строение, однако и на них часто встречаются песчаные или даже скальные гряды, возвышающиеся над общим уровнем. В ледниковую эпоху, когда уровень океана понизился вследствие того, что огромные массы воды аккумулировались на суше в виде ледниковых покровов, во многих местах нынешнего шельфа образовались речные дельты. Говоря о материковом склоне, необходимо отметить следующие особенности: во-первых, он обычно образует четкую и хорошо выраженную границу с шельфом; во-вторых, почти всегда его пересекают глубокие подводные каньоны. Средний угол наклона на материковом склоне составляет 4, но встречаются и более крутые, иногда почти вертикальные участки. Для ложа океана характерна сравнительно тонкая кора океанического типа, состоящая из трёх слоев: верхнего слоя рыхлых осадков (или «первого сейсмического слоя»), «второго надбазальтового») и нижнего — «базальтового». Рельеф ложа представляет собой сочетание плоских аккумулятивных (абиссальных) равнин и расчленённых холмистых поверхностей, которым свойственен вулканический рельеф. Здесь также развиты цепи гор и отдельные вулканические горы, широкие сводовые и блоковые поднятия. Самый распространенный тип рельефа океанических котловин - рельеф абиссальных холмов. Так называются бесчисленные возвышенности высотой от 50 до 500 м, с диаметром основания от нескольких сот метров до десятка километров, почти сплошь усеивающие дно котловин. Кроме того, на дне океана известно более 10 тыс. подводных горных вершин. Некоторые подводные годы с уплощенными вершинами называют гайотами. Полагают, что некогда эти пики вздымались над уровнем океана, пока их вершины не были постепенно срезаны волнами. Глубины в пределах океанического ложа варьируют от 2000—4000 до 11000 м. Отрицательные формы ложа представлены узкими желобами, которые приурочены к гигантским разломам и прогибам земной коры. Подводные окраины материков в тектоническом отношении представляют собой части материковых платформ, покрытые морской водой. Они характеризуются относительно спокойным тектоническим режимом, при котором преобладают медленные отрицательные движения земной коры. Соответственно подводные окраины характеризуются изометрическими очертаниями геофизических полей и слабыми положительными аномалиями силы тяжести. У внешнего края шельфа и материкового склона часто отмечаются линейные положительные магнитные и гравитационные аномалии. Переходная зона представляет собой область высоких скоростей вертикальных движений земной коры, которая имеет сложный рисунок геофизических полей с резкой дифференциацией. Примечательно, что глубоководным желобам обычно свойственны резко выраженные отрицательные, а котловинам окраинных морей — значительные положительные аномалии силы тяжести. Срединно-океанические хребты характеризуются чередованием линейно-вытянутых положительных и отрицательных магнитных аномалий и, как и переходная зона, являются областями высокой сейсмичности, вулканизма и горообразования. Ложе океана отличается довольно широким распространением особого типа вулканизма, разломной тектоники, слабой сейсмичностью и медленными отрицательными движениями земной коры регионального характера. Геофизические поля в пределах ложа большей частью имеют изометрические очертания, преобладают положительные аномалии силы тяжести. Долгое время наши знания о геологическом возрасте, вещественном составе и истории формирования осадочного чехла океана ограничивались данными о самых верхних горизонтах слоя рыхлых осадков («первого сейсмического слоя»). Начиная с 1968 в результате систематического глубоководного бурения дна океанов и морей удалось достигнуть вулканических пород «второго надбазальтового» слоя океанической коры. В итоге, на основе геологических исследований и сейсмического зондирования было установлено, что мощность осадков океанического дна меняется от 2000—3000 и более метров вблизи материков до первых десятков и даже до нуля метров на гребнях срединных океанических хребтов, крутых склонах поднятий и уступах материкового склона. Донные осадки океана подразделяются на терригенные, биогенные (известковые, кремнистые), вулканогенные и осадки смешанного происхождения (полигенные), к которым относятся глубоководные красные глины. Терригенные осадки приурочены преимущественно к подводным окраинам материков, к периферии ложа океана, а также к глубоководным желобам. Для них характерно распространение отложений мутьевых потоков — турбидитов, а также обогащённость органическим веществом. Разложение органического вещества создает восстановительную обстановку среды, что обусловливает серую окраску осадков. Известковые осадки наиболее распространены в тёплых и умеренных зонах океана. В пределах океанического ложа они представлены фораминиферовыми и кокколитово-фораминиферовыми отложениями, а на мелководьях — ракушечными и коралловыми отложениями. На глубинах более 4500—5000 м известковые осадки отсутствуют (вследствие растворения СаСО3), а доминирующую роль приобретают кремнистые осадки (радиоляриевые и диатомовые). Красная глубоководная глина отлагается в зонах глубоководных (4500—5000 и более метров) котловин с низкой биологической продуктивностью. В областях океана, примыкающих к зонам активного вулканизма, формируются вулканические осадки. В условиях современного океана наибольшие площади дна занимают карбонатные осадки (около 150 млн. км2), глубоководные красные глины (свыше 110 млн. км2) и кремнистые илы (около 60 млн. км2). Основное формирование современного шельфа Мирового океана происходило в течение новейшего времени - в позднечетвертичный период (поздний плейстоцен), начавшийся примерно 125 млн. лет назад. Процесс формирования происходил в несколько этапов, связанных с крупными оледенениями. Шельфы этого времени представляют собой сочетание деформированных волнами абразионных и аккумулятивных террас, возникших под влиянием седиментационных процессов. Пассивные шельфы Северного Ледовитого и Атлантического океанов характеризуются мощным слоем осадков (до 10-12 км), выровненным рельефом поверхности, максимальной шириной (300 км и более), глубоким залеганием бровки шельфа (400-600 м). Они бывают часто нарушены подводными каньонами, связанными с долинами крупных рек. Шельфы активных континентальных окраин относятся к тихоокеанскому типу, так как большая их часть связана с зонами столкновения и поглощения литосферных плит у побережья Тихого океана. Такие шельфы характеризуются небольшой шириной, сложным рельефом, небольшим слоем рыхлых и очень разнородных по составу осадков. 1.1. Минеральные ресурсы Мирового океана Океан является богатым источником минеральных ресурсов, которые подразделяются на химические элементы, растворённые в морской воде; на полезные ископаемые, содержащиеся под морским дном, как в пределах континентальных шельфов, так и за их пределами; а также на полезные ископаемые поверхности дна. До 70-х гг. прошлого столетия из морской воды извлекались лишь значительные количества поваренной соли (около 8 млн. т в год), сернокислого натрия, хлористого магния, хлористого калия, брома. Сегодня более 90% общей стоимости минерального сырья, извлекаемого в пределах океана, дают нефть и газ. Общая нефтегазоносная площадь в пределах шельфа оценивается в 13 млн. км2. Хорошая сохранность осадочных комплексов, а также наличие нескольких структурных этажей нефтегазоносности определяют широкий стратиграфический диапазон продуктивности осадочного чехла континентальных окраин. Нефтегазоносность выявлена в отложениях палеозоя, мезозоя и даже кайнозоя, а число нефтегазоносных этажей в некоторых осадочных бассейнах доходит до трех-четырех (Баренцевоморский осадочный бассейн). Нефтегазовый потенциал осадочных бассейнов мирового океана определяется целым рядом факторов: устойчивостью нисходящих тектонических движений, мощностью осадков, фациальной обстановкой осадконакопления. Открытые шельфовые зоны окраинно-материковых плит обычно служат областями транзита осадочного материала, для которого конечной областью твердого стока являются континентальный склон и ложе океана. Исключение представляют дельты крупных рек и области развития биогерм. До начала 70-х гг. прошлого века добыча нефти и газа велась преимущественно при глубине моря не более 100—110 м и на расстоянии около 150 км от берега. В настоящее время разведка и освоение недр мирового океана все дальше уходит от берега, и глубины моря свыше 2000 м уже не являются пределом для бурения скважин. Шельф богат и поверхностными залежами, которые представлены многочисленными россыпями на дне, содержащими металлические руды, а также неметаллическими ископаемыми. Важное значение имеют титановые минералы — ильменит и рутил, а также циркон и монацит. Широко распространены залежи фосфоритовых конкреций. Кроме этого на океаническом дне обнаружены богатые залежи железомарганцевых конкреций — своеобразных многокомпонентных руд, содержащих также никель, кобальт, медь. Их потенциальные запасы оцениваются в несколько триллионов тонн. 1.2. История изучения углеводородных ресурсов акваторий России Поиск и разведка месторождений углеводородов на акваториях практически целиком обеспечиваются сейсмическими методами. На территории бывшего СССР морские сейсморазведочные работы были начаты на Каспийском море в начале сороковых годов ХХ столетия. Официальным началом морских сейсморазведочных работ в СССР принято считать 1949 год - год организации в г. Челекене на Каспии первой Каспийской морской геофизической экспедиции (рис.1). Рис. 1. Из истории морской сейсморазведки. После перевода экспедиции в 1960 году в г. Геленджик, морские сейсморазведочные работы стали проводиться не только на Каспии, но и по всей морской периферии СССР, а также и за рубежом. Однако в значительных объемах и на достаточно высоком техническом уровне морские сейсморазведочные работы начали разворачиваться только в начале восьмидесятых годов. Для этой цели были созданы крупные государственные структуры - Научно-производственные объединения- "Союзморгео" г. Мурманск, "Союзморинжгеология" г. Рига, "Южморгеология" г. Геленджик, состоящие из мощных производственных организаций, научно-исследовательских институтов и специальных конструкторских бюро. Для выполнения морских работ были запроектированы и построены специальные геофизические суда, получившие в нашей стране статус научно-исследовательских судов (НИС). С их помощью начались интенсивные морские сейсморазведочные работы на шельфе страны. Основные объемы работ выполнялись на Баренцевом и Карском морях (до 30-35 тыс. км профилей в год), на Каспийском (20-25 тыс. км профилей в год), Черном и Азовском морях (до 15 тыс. км профилей в год), Балтийском (до 10 тыс. км) и Охотском море (20-30 тыс. км). С начала 90-х годов, с распадом СССР, произошел глубокий кризис российской геологоразведочной отрасли, в том числе это касалось и сейсмических работ на акваториях. Выход из кризиса оказался длительным и затяжным, и лишь в последние годы наблюдается активизация морских геологоразведочных работ в России. Высокие мировые цены на нефть вызвали резкое увеличение заказов на проведение морских сейсмических исследований, и, соответственно, росту выполняемых объемов как российскими, так и транснациональными геофизическими компаниями. Так в российских территориальных водах были выполнены региональные геолого-геофизические исследования в Баренцевом море (Кольско-Канинская моноклиналь), на акватории Северного Каспия, на шельфе Азово-Черноморского бассейна. Результаты этих работ позволили повысить оценку перспектив на УВ сырье изученных районов. К сожалению, не удалось из-за нехватки средств выполнить ряд региональных сейсморазведочных работ на шельфе Охотского моря, а также в Срединно-Курильском бассейне. Продолжение регионально-поисковых работ позволит существенно уточнить и оптимизировать УВ ресурсы континентального шельфа России, особенно его мелководной зоны, и более четко оценить перспективы его нефтегазоносности. Глава 2 СПЕЦИФИКА МОРСКИХ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ Принципиальные отличия морской сейсморазведки обусловлены водной средой, в которой происходит возбуждение, формирование и регистрация сейсмических волновых полей. Вся необходимая для этих целей аппаратура и оборудование размещаются на специализированных геофизических судах, имеющих достаточно комфортные условия для экипажа и сейсмического отряда с достаточным (30-60 суток) запасом автономного плавания. На раннем этапе ведения морских сейсморазведочных работ - до 60-х – 70-х г.г. прошлого столетия - в качестве судов для сейсморазведочных работ использовались обычно переоборудованные суда, чаще всего из числа рыболовецких траулеров. Переоборудование судна заключалось, как правило, в его оснащении специализированным сейсморазведочным оборудованием, источниками сейсмических колебаний, средствами разворачивания системы наблюдения (барабаны, лебедки, специальные слипы и т.д.). По мере становления морской сейсморазведки стало очевидным, что необходимо проектировать и строить специализированные сейсморазведочные суда. При проектировании таких судов принимались специальные конструкторские решения, обеспечивающие минимизацию акустических шумов самого судна, его двигательной установки и гребных винтов. Спущенные на воду в 70-е годы специализированные геофизические суда второго поколения (рис. 2.) изначально были предназначены для работы по технологии 2D и могли буксировать одну, редко две сейсмические косы. Рис.2. Специализированные геофизические суда второго поколения. Подобные сейсмические исследовательские суда оснащались уже при постройке специальным оборудованием: воздушными компрессорами высокого давления, обеспечивающих работу пневмоисточников, барабанами с электроприводом (диаметром 1,5-2,5 м) для смотки и размотки сейсмических кос, системами спуска и буксировки источников и заглубляющих устройств. К середине девяностых годов стало ясно, что дальнейшие успехи применения сейсмической разведки в нефтяной геологии следует связывать с работами по более сложным технологиям 3D и 3D/4C. Ранее построенные сейсморазведочные суда второго поколения для ведения работ по этим технологиям стали неэффективными. Возникла необходимость либо в переоборудовании существующих судов, либо в проектировании и строительстве новых. В настоящее время в ряде крупных геофизических компаний уже появились суда нового третьего поколения, специально предназначенные для работы по новейшим технологиям, способные буксировать по 10 и более сейсмических кос. На таких судах имеются специальные помещения для размещения компьютизированных сейсморегистрирующих систем и обрабатывающего комплекса. Кроме того, суда третьего поколения снабжаются специальными помещениями для ремонта сейсмических кос и оборудования (рис.3 ). Рис.3. Геофизическое судно третьего поколения компании PGS. Корпус подобных судов, по соотношению длины к ширине, имеет “утюгообразную”форму, что позволяет размещать в широкой кормовой части многочисленные барабаны с сейсмическими косами и другое оборудование (рис.4). Рис.4. Вид кормовой палубы геофизического судна третьего поколения. 2.1. Приемные устройства в морской сейсморазведке Приемные устройства в морской сейсморазведке предназначены для приема сейсмических колебаний регистрирующей аппаратурой, расположенной на геофизическом судне. За редким исключением, приемники упругих колебаний (в морской сейсморазведке их называют гидрофонами) смонтированы в морские сейсмические косы. По специфике использования их можно подразделить на три типа – донные, плавучие буксируемые и поверхностные. В зависимости от типа передаваемых на борт судна сейсмических сигналов они также подразделяются на аналоговые и цифровые. В аналоговых косах сейсмический сигнал от каждого канала передается на борт судна по отдельной витой паре многожильного кабеля и преобразуется в цифровую форму в сейсморазведочной станции. В цифровых косах преобразование в цифровой вид сейсмических сигналов осуществляется для нескольких соседних каналов непосредственно в сейсмической косе. По существу цифровые сейсмические косы - это морской аналог совокупности полевых сейсморегистрирующих моделей телеметрической системы сбора информации. В настоящее время практически на большинстве геофизических судов используется плавучие буксируемые цифровые сейсмические косы. Плавучая буксируемая коса состоит из совокупности рабочих секций, каждая из которых изготавливается из поливинилхлоридного шланга диаметром 50-70 мм с толщиной стенок до 5 мм. Длина одной секции, как правило, составляет 75-150 метров. Каждая секция начинается и заканчивается специальной муфтой из нержавеющего титанового сплава. В муфтах устанавливаются многоконтактные герметические разъемы, через которые соединяются между собой электрические цепи различных секций. В каждой секции муфты соединены между собой прочным стальным тросом, через который передается усилие буксировки сейсмической косы в толще воды. Внутри шланга размещаются пьезоприемники, воспринимающие акустическое давление от приходящих сейсмических волн, другие необходимые устройства для регистрации сейсмических сигналов, а также соединительные провода. В некоторых морских сейсмических косах для передачи информации используются оптоволоконные жилы. В транспортном состоянии на борту судна коса наматывается на специальные барабаны большого диаметра, с которых перед началом отработки профилей она стравливается за его корму корабля при движении (рис. 5). Рис. 5. Стравливание сейсмической косы. Внутрь шланга через клапаны в соединительных муфтах заливается специальная жидкость, обеспечивающая пьезокосе нейтральную плавучесть в морской воде, надежную электрическую изоляцию всех цепей пьезоприемников и передачу акустического давления из окружающей среды на чувствительные пьезоэлементы. В качестве такой жидкости может использоваться дизельное топливо, технический спирт и т.п. В последние годы появилось достаточно много разработок так называемых твердотельных сейсмических кос, в которых в качестве наполнителя используется специальный силиконовый гель. Такие сейсмические косы более экологичны и долговечны. Структура и параметры всех рабочих секций одинаковы, что позволяет формировать из отдельных взаимозаменяемых секций системы заданные системы наблюдений. Кроме секций с пьезоприемниками (рабочих секций), в состав буксируемой косы обязательно входят бесприборные шланговые и кабельные секции, служащие для удаления приборных секций на заданное расстояние от судна. Для заглубления всей косы на требуемую глубину при ее буксировке за бортом судна применяют короткие грузовые секции, которые совместно с секциями - амортизаторами и бесприборной секцией образуют систему буксировки. Эта система должна обеспечивать заглубление бесприборной части косы, ее требуемое удаление от судна, и уменьшение акустических помех, вызываемых движением косы в потоке, вибрацией судовых механизмов и шумами кильватерной струи. Бесприборная часть косы может иметь длину 300-600 м. Общая длина сейсмической косы может достигать 6-10 км. Общая структура морской плавучей сейсмической косы показана на рис. 6. Рис. 6. Схема рабочего варианта буксируемой косы |
Похожие:
 | Учебное пособие Печатается по решению Учебно-методической комиссии... Учебное пособие предназначено для студентов, изучающих дополнительные разделы сейсморазведки |  | Учебно-методическое пособие для студентов неисторических специальностей... Печатается по решению учебно-методической комиссии Института истории фгаувпо «Казанский (Приволжский) федеральный университет» |
| Учебно-методическое пособие федеральное государственное автономное... Методическое пособие предназначено для студентов отделений и факультетов журналистики, обучающихся по специальности 030601. 65 Журналистика.... | | Учебная мотивация – один из критериев Учебно-методическое пособие по курсу «Организационное поведение» /Д. М. Сафина. – Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет;... |
| «Томский государственный педагогический университет» (тгпу) рабочая Программа учебной дисциплины Учебно-методическое пособие по курсу «Организационное поведение» /Д. М. Сафина. – Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет;... | | «профилактика агрессивного поведения у молодежи» Студенты Учебно-методическое пособие по курсу «Организационное поведение» /Д. М. Сафина. – Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет;... |
| «сыктывкарский государственный университет» Кафедра связей с общественностью... Учебно-методическое пособие по курсу «Организационное поведение» /Д. М. Сафина. – Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет;... | | А. О. Алексеева, студентка; рук. Н. Л. Кетоева, к э. н., доц. (Мэи (ТУ)) Учебно-методическое пособие по курсу «Организационное поведение» /Д. М. Сафина. – Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет;... |
| 2011-2012 уч г. Введение в специальность Вопросы к экзамену Учебно-методическое пособие по курсу «Организационное поведение» /Д. М. Сафина. – Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет;... | | Данные о Костенко Светлане Сергеевне на 15 ноября 2011 г. Монографии Учебно-методическое пособие по курсу «Организационное поведение» /Д. М. Сафина. – Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет;... |
| Мкоу «Основная общеобразовательная школа» с. Антопьево Согласовано утверждаю Учебно-методическое пособие по курсу «Организационное поведение» /Д. М. Сафина. – Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет;... | | Мифология власти и массы stavitskiy A. V. Mythology of Power and Masses Учебно-методическое пособие по курсу «Организационное поведение» /Д. М. Сафина. – Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет;... |
| Учебно-методическое пособие по курсу «Организационное поведение» Учебно-методическое пособие по курсу «Организационное поведение» /Д. М. Сафина. – Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет;... | | Домашние задания для 2-11 классов на время внеочередных каникул с 05. 02. по 11. 02. 2013г Учебно-методическое пособие по курсу «Организационное поведение» /Д. М. Сафина. – Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет;... |
| Материалы студенческой научно-практической конференции (22 октября 2008 года) Учебно-методическое пособие по курсу «Организационное поведение» /Д. М. Сафина. – Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет;... | | Цель игры- моделирование жизненной и профессиональной перспективы учащегося. Время проведения Учебно-методическое пособие по курсу «Организационное поведение» /Д. М. Сафина. – Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет;... |
