Sejsmiczny i geochemiczny efekt pionowej migracji gazu w strefach
tektonicznych z³o¿a Radlin (obszar przedsudecki)
Kaja Pietsch*, Wojciech Strzetelski**
Przedstawiona dla z³o¿e gazu Radlin, zakumulowanego w piaskowcach czerwonego sp¹gowca, zintegrowana interpretacja sejsmiki (system CHARISMA) i powierzchniowego zdjêcia geochemicznego wskazuje na œcis³y zwi¹zek anomalii gazowych z obserwowan¹ w zapisie sejsmicznym tektonik¹ oraz anomalii gazowych i anomalii sejsmicznych (kryteria ich identyfikacji opracowano na podstawie modelowañ sejsmicznych - system GMAplus) z lokalizacj¹ z³o¿a. Zaproponowana metoda mo¿e byæ dodatkow¹ procedur¹ wykorzystywan¹ przy podejmowaniu decyzji poszukiwawczych w strefach wystêpowania obni¿onej jakoœci zapisu sejsmicznego, gdzie nie mo¿na zastosowaæ do interpretacji z³o¿owej sejsmicznych, bezpoœrednich wskaŸników wêglowodorowoœci.
S³owa kluczowe: anomalie sejsmiczne, powierzchniowe anomalie gazów wêglowodorowych, pionowa migracja gazu, z³o¿e Radlin
Kaja Pietsch & Wojciech Strzetelski — Seismic and Geochemical Effect of Vertical Gas Migration in Tectonic Zones of Radlin
Field (SW Poland). Prz. Geol., 48: 462–463.
S u m m a r y. Synthetic seismograms (Log M program) and seismic modelling (STRUCT program) using GMAplus system were car-ried-on in order to recognise the seismic boundaries and establish seismic criteria for ”gas chimney” identification from seismic record. The geological interpretation of Radlin gas field accumulated in Rotliegend sandstone (Fore-Sudetic Region, Poland) was made with the data acquired by Geofizyka–Kraków and Geofizyka–Toruñ using CHARISMA system (Schlumberger). A strict relation between surface hydrocarbon gas concentration pattern and the fault system has been established. Strong hydrocarbon gas microseepages occurring directly above the fault that seals Radlin gas field agrees with the location of ”gas chimney” seismic effect recognised in shallow part of the section (Fig. 1). The position of identifiable ”gas chimney” may result from Triassic-Jurassic rocks of higher porosity at shallow depth (above Tm — Muschelkalk) where saturation of gas migrating vertically up is high enough to produce observable effect of seismic velocity decrease. Directly above the gas field pay zone neither seismic record anomalies nor surface hydrocarbon gas microseepages are observed. The ”silent zone” over the field itself is surrounded with halo-type anomalies. Key words: seismic anomalies, surface hydrocarbon gas anomalies, vertical gas migration, Radlin gas field
Zastosowania niekonwencjonalnych metod wspomagaj¹cych prospekcjê naftow¹ ma szczególne znaczenie w strefach obni¿-onej jakoœci zapisu sejsmicznego. W takich przypadkach analiza rozk³adu powierzchniowych anomalii gazów wêglowodorowych oraz identyfikacja anomalnego zapisu sejsmicznego, zwi¹zanego ze zjawiskiem „kominów dyfuzyjnych”, umo¿liwia rozpoznanie zwi¹zku pomiêdzy pionow¹ migracj¹ gazu a elementami struktu-ralno-tektonicznymi, przyczyniaj¹c siê w ten sposób do ustalenia w³aœciwej lokalizacji z³o¿a gazu.
Przyk³adem zastosowania zintegrowanej interpretacji wyni-ków badañ geologicznych, geochemicznych i sejsmicznych jest strefa z³o¿a gazu ziemnego Radlin, zakumulowanego w piaskow-cach czerwonego sp¹gowca w wyd³u¿onej antyklinie przydyslo-kacyjnej o rozci¹g³oœci NW–SE, zamkniêtej od SW pod³u¿nym uskokiem przesuwczym (Wolnowski, 1995). G³ówny uskok Radlina zapewnia boczne ekranowanie nieprzepuszczalnymi utworami anhydrytu dolnego i soli najstarszych werra, wystê-puj¹cymi po stronie skrzyd³a zrzuconego. Od góry z³o¿e jest uszczelnione utworami ewaporatowymi cechsztynu, ponad któ-rymi wystêpuj¹ utwory triasu (ok. 1600 m) i jury (do 500 m) przy-kryte 130–160 m warstw¹ trzeciorzêdu i czwartorzêdu.
Istotn¹ przyczyn¹ obni¿onej jakoœci zapisu sejsmicznego s¹ utwory malmu o zmiennej litologii i facji, wystêpuj¹ce pod powierzchni¹ podkenozoiczn¹, warstwy soli kamiennej w utwo-rach kajpru i cechsztynu oraz i³y cechsztyñskie. Dlatego w³aœnie refleksy podcechsztyñskie s¹ œledzone sporadycznie, co w zasa-dzie uniemo¿liwia wykorzystanie bezpoœrednich wskaŸników wêglowodorowoœci do z³o¿owej interpretacji danych sejsmicz-nych. Jest wiêc w pe³ni uzasadnione poszukiwanie poœredniej metody lokalizacja z³o¿a, poprzez identyfikacjê sejsmicznych
przejawów wokó³ z³o¿owej migracji gazu, powi¹zanych z powierzchniowymi anomaliami wêglowodorowymi.
Przyczyn anomalii sejsmicznych w strefach „kominów dyfuzyjnych” nale¿y upatrywaæ w zmianach prêdkoœci propagacji fal sprê¿ystych zale-¿nych od rodzaju, zmiennoœci fazowej i procentowego udzia³u medium nasycaj¹cego przestrzeñ porow¹ (Ba³a, 1994: Kuster & Toksoz, 1974).
Brak jednoznacznych kryteriów identyfikacji tego rodzaju ano-malii w polu falowym (Eliason i in., 1983) by³ przyczyn¹ pojêcia badañ modelowych. Parametry petrofizyczne i geometryczny uk³ad warstw niezbêdne do opracowania modeli sejsmogeologicznych uzyskano z pomiarów geofizyki wiertniczej (Geofizyka–Toruñ) oraz pomiarów sejsmicznych (Geofizyka–Kraków i Geofizyka–Toruñ (Górski, 1995) wykonanych w rejonie Radlin–Klêka–Witowo.
Wp³yw parametrów modelu na zapis sejsmiczny oraz geolo-giczne dowi¹zanie rejestrowanych granic sejsmicznych wykonano na podstawie sesmogramów syntetycznych obliczonych progra-mem Log M w systemie GMAplus. Najbardziej dynamiczne oka-za³y siê refleksy zwi¹zane z warstwami piaskowców (Tk, Tp2, P1), wapieni (Tm), dolomitów (Z2/C2) oraz anhydrytów i soli (Z4).
Podstaw¹ do opracowania kryteriów identyfikacji „sejsmicz-nych kominów dyfuzyj„sejsmicz-nych” by³y teoretyczne sekcje sejsmiczne obliczone dla modeli przy za³o¿eniu braku oraz istnienia piono-wej migracji gazu. W strefie wystêpowania „komina dyfuzyjne-go” przyjêto dwa warianty spadku prêdkoœci wywo³anego obecnoœci¹ gazu w przestrzeni porowej. Do obliczeñ pola teore-tycznego zastosowano pakiet programów STRUCT (GMAplus). Analiza sekcji teoretycznych wykazuje, ¿e za³o¿one drogi migra-cji gazu zaznaczaj¹ siê jako strefy przerwania ci¹g³oœci granic sejsmicznych, podkreœlone wystêpowaniem silnych, chaotycznie u³o¿onych refleksów oraz fal dyfrakcyjnych. Strefy te s¹ szczegól-nie dobrze widoczne na sekcjach przetworzonych metod¹ trasy zespolonej i inwersji sejsmicznej.
Zinterpretowane geologicznie w systemie CHARISMA (Schlumberger) profile sejsmiczne zestawiono z wynikami powierzchniowego zdjêcia gazowego.
462
Przegl¹d Geologiczny, vol. 48, nr 5, 2000
*Zak³ad Geofizyki, Akademia Górniczo-Hutnicza, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków
**Zak³ad Surowców Energetycznych, Akademia Górniczo-Hutnicza, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków
Powierzchniowe zdjêcie gazowe (ZSE AGH, Kraków, 1993) wykonano w rejonie Radlina wzd³u¿ linii profili sejsmicznych z kro-kiem pomiarowym 200 m. Zdjêcie to objê³o zmiany koncentracji metanu, sumy wy¿szych alkanów (C2–C5) i sumy alkenów (C2–C4). Badania takie, przeprowadzone równie¿ w wielu innych rejonach Ni¿u Polskiego, wykaza³y wg³êbne pochodzenie powierzchniowych anomalii gazów wêglowodorowych, ich pasmowy uk³ad zgodny z biegiem struktur, a szczególnie zwi¹zek z charakterem i przebiegiem dyslokacji (Górecki i in., 1995a; 1995b; 1998; Strzetelski 1996).
Przyk³adem (ryc. 1) jest profil geochemiczny g–g’ zestawio-ny z przekrojem sejsmiczzestawio-nym KO 220993 biegn¹cy poprzecznie do NW peryklizy struktury gazonoœnej Radlina. Potrójny zespó³ anomalii alkanowych (z hiperanomali¹ metanow¹) oraz alkeno-wych (p. 39–50) wykazuje oczywisty zwi¹zek z dyslokacjami, w tym przede wszystkim z g³ównym uskokiem pod³o¿a ekra-nuj¹cym z³o¿e Radlin. W apogeum wy¿ej wymienionej anomalii (p. 43–46) bezpoœrednio ponad œródcechsztyñskim zakoñcze-niem g³ównej dyslokacji Radlina widoczna jest anomalia sej-smiczna, wyra¿aj¹ca siê w przerwaniu ci¹g³oœci granic sejsmicznych powy¿ej poziomu wapienia muszlowego Tm (CDP 690–730), któr¹ mo¿na uznaæ za przejaw istnienia od z³o¿owego „komina dyfuzyjnego”. Œwiadczy to, i¿ uskok g³ówny stanowi arteriê czêœciowej ucieczki gazu ze z³o¿a ku powierzchni.
Istnienie anomalii sejsmicznej o typie „kominów dyfuzyjnych” w p³ytkiej czêœci przekroju mo¿e wynikaæ z faktu, ¿e od utwo-rów kajpru pocz¹wszy obserwuje siê wyraŸny wzrost porowatoœci warstw piaskowcowych (kilkanaœcie %). Je¿eli przyj¹æ, ¿e pionowa migracja gazu osi¹gnê³a etap przep³ywu stacjo-narnego, to mo¿na za³o¿yæ, ¿e te wiêksze iloœci gazu zgromadzone w przestrzeni porowej warstw p³ycej le¿¹cych mog¹ byæ wystar-czaj¹ce, aby wywo³aæ dostrzegalny sejsmiczny efekt spadku prêdkoœci (Pietsch & Ba³a, 1996). Bezpoœrednio ponad stref¹ gazonoœn¹ z³o¿a Radlin (ryc. 1) obserwuje siê powierzch-niow¹ „ciszê geochemiczn¹” (p. 51–57), a tak¿e brak jakichkolwiek anomalnych cech zapisu sej-smicznego, który wskazywa³by na pionowa migracjê gazu wprost od z³o¿a. Œwiadczy to o istnieniu dobrego uszczelnienia i stanowi regu³ê powtarzaj¹ca siê ponad wieloma innymi struktu-rami gazonoœnymi czerwonego sp¹gowca na Ni¿u Polskim. Strefy ponad z³o¿owej „ciszy wêglowodorowej” s¹ okonturowane powierzch-niowymi anomaliami gazowymi o typie „halo”, tworz¹cymi pierœcieñ otaczaj¹cy z³o¿e.
Przedstawiona zintegrowana interpretacja sej-smiki i powierzchniowego zdjêcia geochemiczne-go wskazuje zarówno na œcis³y zwi¹zek anomalii gazowych z obserwowan¹ w zapisie sejsmicznym tektonik¹, jak i na wyraŸny zwi¹zek anomalii gazo-wych oraz anomalii sejsmicznych z lokalizacj¹ z³o¿a. Zaproponowana wiêc metoda mo¿e stanowiæ dodatkow¹ procedurê wykorzystywan¹ przy podej-mowaniu decyzji poszukiwawczych.
Przedstawione w referacie badania by³y finansowane przez Komitet Badañ Naukowych, projekt nr 9T12B01011.
Literatura
BA£A M. 1994 — The effect of the water saturation in layers on elastic parameters of rock and reflection coefficients of wawes. Acta Geoph. Pol., 2: 149–224. ELIASON P.T., DONOVAN T.J. & CHAVEZ P.S. 1983 — Integration of geologic, geochemical and geophysical data of the Cement oil field, Oklahoma, using spatial array processing. Geophysics, 48: 1305–1317.
GÓRSKI M. 1995 — 3–D Seismic Survey — Tool for Documentation of Gas Accumulation, Rotliegendes, Fore–Sudetic Monocline (Radlin Field) — POGC ”Oil and Gas News from Poland”,5: 35–46. GÓRECKI W., STRZETELSKI W., DZIENIEWICZ M., SECHMAN H. & REICHER B. 1995a — Surface Geochemical Survey of Gas Accumula-tions in Polish Lowlands — Proc. Conf. 57–th EAGE Glasgow, Scotland: 544. GÓRECKI W., STRZETELSKI W., DZIENIEWICZ M. & SECHMAN H. 1995b — Methods and Results of Surface Geochemical Survey as Adopted to Petroleum Exploration in Permian Structures of Polish Lowland — Proc. Conf. ”East Meets West”, Cracow, Poland, PC–10. GÓRECKIW.,STRZETELSKIW.,DZIENIEWICZM.,SECHMANH.&SOBOÑJ. 1998—TheExamples of Surface Geochemical Survey over Petroleum Accumulation Zones in Polish Lowlands – Proc. of Conf. ”East MeetsWest",Cracow,Poland,PO–02. KUSTER G.T & TOKSOZ M.N. 1974 — Velocity and attenuation of seismic waves in two-phase media. Part I. Theoretical Formulations. Geophysics, 39: 587–606.
PIETSCH K. & BA£A M. 1996 — Badania anomalii sejsmicznych w strefach pionowej migracji gazu. Prz. Geol., 44: 675–683.
STRZETELSKI W. 1996 — Wykonywanie powierzchniowych badañ geo-chemicznych dla interpretacji wg³êbnej budowy geologicznej. Mat. Konf. Nauk.–Techn. „Rozwój poszukiwañ wêglowodorów w pó³nocno-zachodniej Polsce w okresie 40-lecia dzia³alnoœci Zak³adu Poszukiwania Nafty i Gazu w Pile (1956–1996) oraz perspektywy dalszych odkryæ”, Pi³a: 85–96. WOLNOWSKI T. 1995 — Development of the Radlin Gas Deposit in the Rotliegendes Reservoir — POGC ”Oil and Gas News from Poland”, 5: 29–34.
463
Przegl¹d Geologiczny, vol. 48, nr 5, 2000
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 400 450 500 5 05 600 6 05 700 7 05 800 8 05 900 9 05 1000 Tk Tm Z4 P1 z³o¿e deposit Tp2 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 SW NE CDP cza s (ms) ti me(ms) metan methane
suma wy¿szych alkanów (C -C ) sum of higher alkanes (C -C )225 5
suma alkenów (C -C ) sum of alkenes (C -C )22 44
Ryc. 1. Z³o¿e gazu Radlin. Przekrój sejsmiczny KO 220993 (fragment) skorelowany
z powierzchniowym profilem geochemicznym g — g’
Fig. 1. Radlin Gas Field. Seismic cross-section KO 220993 (segment) correlated
