Механизм образования Геометрия ловушек Примеры структур Влияние на осадконакопление
Механизм образования
Сдвиг
Формирование сдвиговой зоны
Сдвиги и сопутствующие структуры (разломы, трещины, складки)
Постепенная эволюция с увеличением смещения (D) зоны сдвига влево – Эксперимент Риделя D=8,9 мм D =13,3 мм D =19,5 мм D =27,2 мм маркер
Идеализированная схема правосдвиговой системы (вид сверху) Геометрические характеристики сдвиговой зоны
Формирование дуплексов сжатия и растяжения Формирование дуплексов сжатия (А) и растяжения (Б) в зоне левого сдвига
Морфология сдвиговых зон в разрезе При преобладании растяжения в зоне сдвига При преобладании сжатия в зоне сдвига
Ступенчатые сбросы Ступенчатые складки Ступенчатые структуры с уступом влево и вправо Осевые плоскости
Взаимоотношения сдвигов с вмещающими породами По отношению к простиранию нарушенных пород сдвиги бывают: продольные, диагональные, поперечные. По углу наклона сместителя : горизонтальные (0-10), пологие (10-45), крутые (45-80), вертикальные (80-90).
Развитие структуры в системе сдвиговых сбросов с левым смещением, сформированной при проведении эксперимента с аналогом – ящиком с песком. Последовательные разрезы, получаемые при моделировании структур.
Хардинг, 1973 г. Вид на карте модели глинистого слоя, на котором можно увидеть развитие вторичных структур в зоне сдвига вправо. Увеличение смещения на сдвиговом сбросе от (A) к (B). (A) (B) Физические модели систем г оризонтально го смещени я
(Davis G. H., Bump A. P., Garcia P. E., Ahlgren S. G. ( 1999)) 15 Riedel shear zone in a clay cake on a rigid base Riedel shear zone in a Sheets Gulch area. Photographs of Riedel shear systems in a Sheets Gulch area. (Hancock P.L. (1985) ) Shear zone structures in geomaterials (Davis G. H., Bump A. P., Garcia P. E., Ahlgren S. G. ( 1999)) Riedel shear with R-shear zones coupled through transition R'-shear zones
16 (Sylvester G., ( 1988 ) ) Helicoidal form of individual Riedel shear displacements; reconstructed from horizontal serial sections in sandbox model experiments ( redrawn from Naylor and others, 1986 ) Helicoidal form of folds; plotted around the diagram for R fractures ( Naylor and others, 1986 ) and natural folds ( Sylvester and Smith, 1976; Gamond and Odonne, 1983 ). Трещины в твердой породе Сдвиги Риделя в кварцевом песке Эксперименты на различных материалах 3D form of shear fracture. Kinematic outline false patterns ( Бокун А.Н. (2008) )
Унаследованные кулисообразные сдвиги в осадочном чехле как следствие глубинного сдвига в фундаменте Схема ориентировки трещин, унаследованных по отношению к сдвиговому перемещению в фундаменте, в условиях простого сдвига, при типичном угле сдвига θ=30град: 1- проекция зоны сдвигового перемещения в фундаменте на поверхность и направление перемещения по этой зоне (вызывающего в вышележащих породах преобразование условного квадрата в ромб), 2- ось напряжения σ1, 3 -ось напряжения σз, 4 - поверхности унаследованных разрывов (сдвигов) зона растяжения Модель правостороннего сдвига месторождение a c d b
Реконструкция местоположения сдвига фундамента и кулисообразных сдвигов в интервале осадочного чехла, которая наследует линию сдвига в фундаменте B b Ib Ia F B Ib Ia F a
Схема геодинамической эволюции сдвига I II III
Семинский, Когут, 2008
Семинский, Когут, 2008 А. График изменения в ходе эксперимента ширины зоны активных деформаций на участке растяжения модели. Б. Фотографии поверхности модели на разных временных этапах ее деформирования.
Глина Песок Вид сверху
Разрез позитивного профиля в виде цветка и топографический вид, демонстрирующие изменения в структурном рельефе по простиранию в эксперименте с аналогом в виде ящика с песком. Фундамент Активная зона
Позитивный профиль в виде цветка в сейсмическом и геологическом разрезе, зона сбросов Атос Акустический фундамент
Результаты модельного эксперимента сдвига (а, в) и разрез цветковой структуры (с) сдвига Атос (Греция)
Геометрия ловушек
Ступенчатые складки Наклоненные клиновидные структуры между ступенчатыми сбросами Поперечные складки между ступенчатыми сбросами Ловушки, связанные с ранними этапами движения сдвиговой системы.
Ловушки, связанные с промежуточными этапами движения сдвиговой системы, обычно состоят из ранее сформировавшихся ступенчатых складок, пересекаемых более поздними ступенчатыми сдвигами, в результате чего образуются 3-направленные антиклинальные купола.
Ловушки, образовавшиеся на поздних этапах движения сдвиговой системы относятся к структурному типу Линейный крутопадающий разлом Изменение мощности слоев Несовместимость толщ, разобщенных разломом Изменчивость в составе фундамента и перекрывающих толщ 51 Несовместимость по падению и восстанию сдвига
Уилмингтонское месторождение, Лос-Анжелесский бассейн Примеры разрабатываемых месторождений
Ньюпорт-Инглвудское месторождение, Лос-Анжелесский бассейн
Примеры структур
Незначительные структуры, сформировавшиеся на подъездной дороге к автомобильной стоянке полностью обусловлены сдвиговым разломом
Средний Каспий, месторождение Ракушечное
Средний Каспий, месторождение Ракушечное
Западная Сибирь
Сдвиги севера Западной Сибири
Г.Н. Гогоненков, А.И. Тимурзиев и др, 2008, ЦГЭ
Красный – сжатие; синий – растяжение; белый – нейтральная область
Тарасовская группа поднятий. Структурный имидж кинематической модели СГС. На карте углов наклона для горизонта Ю2 показано положение: сечения растяжения (субширотное 1-1), сечения сжатия (субмеридиональное 2-2), сечения сдвига (диагональные 3-3 и 4-4).
Тарасовская группа поднятий. Строение вторичных структур разрушения осадочного чехла (кулисные эшелоны сбросов) для горизонтальных сдвигов фундамента на различных глубинных срезах (сверху вниз и слева направо): горизонты Ю7, Ю2, Ю1, Б) на картах углов наклона. На Северо-Айваседопуровском участке отчетливо проявляются четыре субпараллельные кулисные зоны, осевые зоны которых маркируют положение проекции горизонтального сдвига в фундаменте. Пуровский район Западной Сибири
Тарасовская группа поднятий. Пример черепичного залегания разорванных пластов юрской толщи (структура «домино»). Внизу - модельное представление горизонтального сокращения пространства вследствие внутрислойного сдвига в горизонтальной плоскости. Эффект снижается к кровле фундамента и к кровле верхней юры. Ку - коэффициент укорочения пласта: отношение суммарной длины разорванных фрагментов ( Σ li ) первично сплошного пласта к длине деформированного пласта ( L ) превышает 1,25.
Тарасовское месторождение. Карта нефтенасыщенных толщин по пласту БП7_2 ( СибНАЦ, 2007 ). Кулисный характер примыкания залежей к зоне ССВ сдвига. Видно пять кулисных фрагментов залежей (зоны глинизации также образуют кулисный рисунок), примыкающих под острым углом к шовной зоне горизонтального сдвига.
Основные результаты по сдвигам Пуровского района
Устанавливается региональное поле напряжений субмеридионального сжатия. 1. Биссектриса острого угла между кулисами сбросов в чехле ориентирована субмеридионально, обозначая ось максимального сжатия. Г.Н. Гогоненков, А.И. Тимурзиев и др, 2008, ЦГЭ
2. Высокая изменчивость структурного рисунка в зависимости от сечения
Сейсмические разрезы, демонстрирующие геодинамические условия сдвига (а, б - диагональные сечения). Пример сопряженных горстов и грабенов (в), как структурных форм реализации в одной плоскости геодинамических условий сжатия (взброс) и растяжения (сброс) 3. Одновременное развитие структур сжатия (взбросы) и растяжения (сбросы)
Многообразие форм проявления сдвиговых деформаций в форме вторичных структур разрушения осадочного чехла: а - надвиг и структура покровного налегания, приводящие к перекрытию пластов и удвоению разреза в интервале бажена; б – пример реверсного разлома со взбросовой кинематикой на уровне бажена и сбросовой кинематикой на уровне горизонтов Ю2-Ю7; в – «кинематические антиформы» прогибы внутри горстов и поднятия внутри грабенов. 4. Надвиговые и реверсные структуры
ОРИЕНТИРОВКА ОСЕЙ НОВЕЙШЕГО СДВИГОВОГО ПОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ σ 1 – максимальные главные нормальные сжимающие напряжения (субмеридиональное горизонтальное сжатие С 345±15º); σ 3 – минимальные главные нормальные сжимающие напряжения (субширотное горизонтальное растяжение В 75±15°); Классификация разрывных нарушений по раскрытости 1. Разломы и трещины всех генетических типов в условиях сжатия, находящиеся в широтном створе вектора максимальных нормальных растягивающих напряжений – сомкнуты и непроницаемы. Разломы и трещины отрыва в условиях растяжения, находящиеся в меридиональном створе вектора максимальных горизонтальных сжимающих напряжений – раскрыты и max проницаемы.
Параметры открытых и проницаемых систем трещин, формирующих фильтрационные потоки и параметры анизотропии пластовых резервуаров в том числе трещин ГРП для современного сбросового типа НДС земной коры: а) азимут простирания трещин – ССЗ 345 ± 15 °; б) простирание трещин (длинная ось трещин) – субвертикальная; в) угол падения трещин – 70-90 г) форма тензора анизотропии проницаемости: вытянутый в вертикальной плоскости и сплющенный в широтном простирании (ВСВ 75 ± 15 ) эллипсоид. сечение отрыва
ПРАКТИЧЕСКИЕ СЛЕДСТВИЯ РЕКОНСТРУКЦИЙ: --- Ориентировка открытых, проницаемых систем трещин и направление фильтрационных потоков в пластовых условиях совпадает с субмеридиональным простиранием оси максимального сжатия ( С 345 ± 15 ). --- Сечение С 345 ±15 определяет основные направления роста трещин при осуществлении мероприятий ГРП и ППД (разрыв пластов при превышении Рзаб минимальной компоненты бокового горного давления Рбок ). --- Это сечение определяет и основные фильтрационные потоки флюидов к забоям скважин при разработке залежей. --- Эти выводы обязательны для учета при построении фильтрационной модели и проектов разработки месторождений. --- Запретный сектор для трещинообразования, существования раскрытых проницаемых трещин и направленных фильтрационных потоков - В 75±15°. --- Этот азимутальный сектор не может рассматриваться технологами для проектирования направлений роста искусственных трещин при планировании мероприятий ГРП, СКО и ППД.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ Для месторождений, осложненных СГС, и имеющих сложный порово-трещинный коллектор необходимо руководствоваться следующими геологическими принципами при проектировании разработки и проведении ГТМ: 1. В условиях выраженной явно (Ка > 2) или неявно (Ка ≤ 2) анизотропии проницаемости коллекторов площадные (равномерные по площади, по запасам) системы разработки неэффективны и необходим переход на ориентированные системы. 2. Ряды вертикальных добывающих и нагнетательных скважин должны проектироваться в створе сечения σ 1 σ 2 поля напряжений (субмеридионально в условиях севера Западной Сибири). Широтные сетки противопоказаны. 3. Сетки эксплуатационных скважин должны быть неравномерными, удлинение должно быть кратно величине коэффициента анизотропии проницаемости. 4. В соотношении шага между скважинами в рядах и между рядами скважин должна выдерживаться кратность коэффициенту анизотропии проницаемости пласта. 5. Бурение разрезающих рядов вертикальных и ориентированных стволов горизонтальных (наклонно-направленных) добывающих и нагнетательных скважин при отсутствии данных об ориентировке осей напряжений приводит к преждевременному обводнению скважин и снижению накопленной добычи.
Влияние на осадконакопление
РИФТОВЫЕ НГБ – Присдвиговые бассейны А.М.Никишин, 2008 При движении по сдвигам с криволинейной поверхностью разного типа могут образовываться зияния между блоками или перекрытия блоков. В зонах зияния возникают структуры растяжения (обычно их называют бассейны типа "пулл-апарт" – толкать в сторону). Причина:
Модель сдвигового бассейна
Continents 71 Разновидности сдвиговых бассейнов
Continents 72 Примеры сдвиговых бассейнов
Continents 73 Сдвиговый бассейн – Мертвое море
Continents 74 Современный аналог сдвигового бассейна – Калифорнийский залив
Continents 75 Венский бассейн на Европейской платформе
