Przekroje Geologiczne

dr inż. Bartosz Papiernik

bpap@geol.agh.edu.pl

Współpraca mgr. inż. Justyna Nosal

Katedra Surowców Energetycznych Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska Kraków, 2013

PRZEKROJE GEOLOGICZNE - typy

Przekrój geologiczny jest to dwuwymiarowy model odwzorowujący

budowę wgłębna w płaszczyźnie pionowej, skonstruowany na

podstawie interpretacji wyników wierceń, badań geofizycznych

(geofizyki wiertniczej, interpretacji sejmiki, badań

magnetotellurycznych itp.) i czasami powierzchniowych badań

geologicznych.

Istnieje wiele typów przekrojów geologicznych. Ich “zawartość”,

dokładność i zastosowanie są uzależnione przede wszystkim od

posiadanych danych wejściowych i przeznaczenia przekroju.

PRZEKROJE GEOLOGICZNE - typy

Przekroje można klasyfikować w różnorodny sposób,

1) ze względu na:

• przekroje poglądowe (w małych skalach)

• przekroje dokumentacyjne (wielkoskalowe)

2) Ze względu na zawartość:

• przekroje strukturalne i geofizyczno – strukturalne

• przekroje stratygraficzne

3) Ze względu na orientację linii przekrojowej względem struktur:

• przekroje prostopadłe do osi struktur

• przekroje równoległe do osi struktur

• przekroje skośne do osi struktur

• przekroje wytyczone wzdłuż linii prostej lub łamanej

Podział pod względem skali

Przekroje poglądowe i dokumentacyjne

- Karbon młodszy

- Karbon starszy

- Dewon młodszy

- Dewon starszy

- Dewon środkowy

- Sylur młodszy- Perm młodszy

- Trias młodszy

- Sylur starszy

- Ordowik

- Trias środkowy

- Kambr

- Trias starszy

- Perm starszy

- Czwartorzęd

- Neogen, torton + sarmat

- Kreda młodsza

- Kreda starsza

- Jura młodsza

- Jura środkowa

- Jura starsza

Q

N

K2

K1

J3

J2

J1

T3

T2

T1

P2

P1

C2

D3

D2

D1

S2

S1

O

CmC1

Legenda :

Skala pozioma

[m.n.p.m.] [m.n.p.m.]

[m.n.p.m.] [m.n.p.m.]

[m.n.p.m.]

Przekrój geologiczny III - III’

Przekrój geologiczny II - II’

Przekrój geologiczny I - I’

SWNE

I I’

Rzeki IG1 Gidle -1 Granice -2 Granice -1

IISW

Milianów IG-1 Milianów -2 Pągów IG-1 Boża Wola IG-1

II’NE

IIISW

III’NE

Ślęzany 1L Biała Wielka IG-1 Secemin IG-1 Włoszczowa IG-1

500

0

-500

-1000

-2000

-1500

-2500

-3000

-3500-3600

500

0

-500

-1000

-1500

-2000

-2500

-3000

-3500

-3600

500

0

-500

-1500

-1000

-2000

-2500

-3000

-3500

-4000

-4500

-5000

-5500

-6000-6200

500

0

-500

-1000

-1500

-2000

-2500

-3000

-3500

-4000

-4500

-5000

-5500

-6000-6200

500

0

-500

-1000

-1500

-2000

-2500

-3000

-3500

-4000

-4300

0

-500

-1000

-1500

-2000

-2500

-3000

-3500

-4000

-4300

500

-1500

-2000

-2500

-3000

-3500

-4000

-4300

0

-500

-1000

0 2 4 6 8 10km

[m.n.p.m.]

Złonkiewicz 2001, w: Górecki et al. 2002

Przekroje poglądowe:

drukowane w małych skalach

przedstawiające

zgeneralizowaną budowę

geologiczną.

Zastosowanie: publikacje,

syntetyczne sprawozdania.

Przekroje dokumentacyjne:

wielkoskalowe

wykorzystywane w pracach

dokumentacyjnych,

dokumentacjach złożowych

itp. – szczegółowa informacja

strukturalna, stratygraficzna,

miąższościowa, litologiczna

itp.

Ze względu na zawartość można wydzielić: - przekroje strukturalne i geofizyczno - strukturalne - przekroje stratygraficzne

Przekrój stratygraficzny

Przekrój strukturalny

na podstawie materiałów Schlumberger

Przekroje strukturalne

Skonstruowane na podstawie danych otworowych, map i

odsłonięć terenowych

Złonkiewicz 2001, w: Górecki et al. 2002

Przekroje geofizyczno - strukturalne

Qp

TrnTrwTrp

K

J

Tr

Trp

Trp

J

KK

Trn

Trp

J

Qp

Pcz

Ps

J

Qp

TrnTrwTrp

K

J

Tr

Trp

Trp

J

KK

Trn

Trp

J

Qp

Pcz

Ps

J

Qp

TrnTrwTrp

K

J

Tr

Trp

Trp

J

KK

Trn

Trp

J

Qp

Pcz

Ps

J

Qp

TrnTrwTrp

K

J

Tr

Trp

Trp

J

KK

Trn

Trp

J

Qp

Pcz

Ps

J

Qp

TrnTrwTrp

K

J

Tr

Trp

Trp

J

KK

Trn

Trp

J

Qp

Pcz

Ps

J

Qp

TrnTrwTrp

K

J

Tr

Trp

Trp

J

KK

Trn

Trp

J

Qp

Pcz

Ps

J

Qp

TrnTrwTrp

K

J

Tr

Trp

Trp

J

KK

Trn

Trp

J

Qp

Pcz

Ps

J

Qp

TrnTrwTrp

K

J

Tr

Trp

Trp

J

KK

Trn

Trp

J

Qp

Pcz

Ps

J

Qp

TrnTrwTrp

K

J

Tr

Trp

Trp

J

KK

Trn

Trp

J

Qp

Pcz

Ps

J

Qp

TrnTrwTrp

K

J

Tr

Trp

Trp

J

KK

Trn

Trp

J

Qp

Pcz

Ps

J

Przekroje geofizyczno – strukturalne

Najdokładniejszą odmianą PS są przekroje geofizyczno-strukturalne, PGS. Na ogół powstają one

na podstawie interpretacji sejsmiki 2D lub 3D w domenie głębokościowej. PSG wykazują

najwyższą wiarygodność rekonstrukcji geometrii (bodowy strukturalno- tektonicznej). Aby stworzyć

wiarygodny geologicznie PS na podstawie interpretacji profilu sejsmicznego, niezbędne jest

poprawne skorelowanie horyzontu refleksyjnego z odpowiadającą mu granicą geologiczną w profilu

wiercenia .

Odmianą PGS są przekroje powstałe w wyniku interpretacji sejsmiki refleksyjnej w domenie

czasowej. Przekroje te mają skalę głębokościową wyskalowaną w sekundach bądź milisekundach,

nie odzwierciedlają więc prawdziwych kątów nachylenie warstw czy ich miąższości. Główne ich

zastosowanie geologiczne to interpretacja sekwencji genetycznych czy też tzw. sejsmostratygrafia.

Przekroje stratygraficzne

Przykład komputerowego przekroju stratygraficznego. (Stratworks: Correlation).

Korelacja między otworami w rejonie Drohobyczka - Jodłówka

Przekrój strukturalny na podstawie danych otworowych z uwzględnieniem geofizyki wiertniczej

Korelacja litofacjalna na podstawie danych z odsłonięć powierzchniowych i wyników profilowań geofizyki wiertniczej

Przekroje stratygraficzne odzwierciedlają w uproszczony sposób budowę wgłębna. Na ogół

zafałszowują one stosunki geometryczne – kąty nachylenia i miąższości warstw, oraz tektonikę.

Nacisk kładziony jest na symboliczne wyeksponowanie wybranych typów jednostek

stratygraficznych ( bio-, lito- lub chronostratygraficznych). Głównym zadaniem stawianym przed

PST jest możliwość wykonania korelacji międzyotworowej na podstawie krzywych

geofizycznych .

Korelacja horyzontów litostratygraficznych Proporcjonalne odległości między odwiertami, lepiej pozwalają zrozumieć proporcje

w basenie, jednakże stanowią utrudnienie w procesie interpretacji/korelacji

Korelacja horyzontów litostratygraficznych Stałe odległości między odwiertami, ułatwiają porównanie krzywych,

jednakże zaburzają relacje geometryczne

Interpretacja bazująca na kształtach krzywych geofizycznych

http://www.scminc.com/port/SCM_Well_Sections_Petrel_2011.pdf

Hybryda między przekrojem stratygraficznym i strukturalnym wyświetlana z

wycinkami sejsmiki lub modelu 3D Proporcjonalne odległości między odwiertami, umożliwiają zachowanie poprawnych relacji geometrycznych

miedzy odwiertami, jednakże wyświetlanie odwiertów z zachowaniem, stałych szerokości wyrażonych we

współrzędnych kartki papieru.

http://www.scminc.com/port/SCM_Well_Sections_Petrel_2011.pdf

Typy przekrojów ze względu na orientację linii przekrojowej

względem struktur :

• prostopadłe do osi struktur

• równoległe do osi struktur

• skośne do osi struktur

a także:

• przekroje wytyczone wzdłuż linii

prostej lub łamanej

Przekroje przez otwory wyznaczone

wzdłuż linii łamanej

•Przekroje wyznaczone wzdłuż linii

łamanej przebiegają przez odwierty.

Zapewnia im to wysoka zgodność ze

stratygrafia obszaru badań. Jednakże

są one zaburzone pod względem

geometrii

Przekroje równoległe (PR) do osi

struktur

Przekroje równoległe do osi struktur odzwierciedlają w większości

przypadków geometrię struktur geologicznych. Przykładowo na obszarach

monoklinalnych, PR nie mogą ukazywać kąta zapadania warstw, a tym samym

miąższości rzeczywistych. Przekroje PR często wyznacza się w celu

skorelowania (powiązania) dwóch sąsiednich, prostopadłych przekrojów

strukturalnych. W przypadku geologicznej interpretacji sejsmiki, PR wiążą ze

sobą profile sejsmiczne wyznaczone prostopadle ( w miarę możliwości) do osi

struktur.

Dane wejściowe służące do konstruowania przekrojów i map wgłębnych

• dane otworowe (wydzielenia chronostratygraficzne, litostratygraficzne i

biostratygraficzne)

• wyniki interpretacji geofizyki wiertniczej (np. korelacje pików na krzywych PG

czy PS)

• interpretacje sejsmiki refleksyjnej w domenie głębokościowej, rzadziej

interpretacje sondowań magnetotellurycznych

• w stosunkowo rzadszych przypadkach (np. w niecce miechowskiej,

Karpatach, Sudetach) dane z odsłonięć terenowych (miąższości warstw, kąty

nachylenia warstw)

• mapy topograficzne i mapy wgłębne (głównie strukturalne)

Do opracowania płytkich przekrojów wgłębnych można używać danych pozyskiwanych innymi

metodami powierzchniowymi, np. profilowań geoelektrycznych

Dane otworowe

Baza otworowa Centralnej Bazy Danych Geologicznych (CBDG) http://baza.pgi.gov.pl/

Źródło: http://geoportal.pgi.gov.pl/portal/page/portal/cbdg/baza/podsystemy/otwory

Przykład komputerowego przekroju stratygraficznego (Stratworks: Correlation). Korelacja pomiędzy otworami w rejonie Drohobyczka – Jodłówka.

Integracja danych geofizycznych i geologicznych

PRZYGOTOWANIE DANYCH DO OPRACOWANIA PRZEKROJÓW GEOLOGICZNYCH I MAP WGŁĘBNYCH

• Korekta i ujednolicenie współrzędnych wierceń (i/lub profili terenowych).

• Ujednolicenie stratygrafii profili wierceń.

• W przypadku otworów kierunkowych (lub silnie skrzywionych)

oraz w strefach silnie sfałdowanych i zuskokowanych przeliczenie miąższości i głębokości występowania granic stratygraficznych

do miąższości rzeczywistych (lub wprowadzenie poprawek na krzywiznę otworu).

• Interpretacja krzywych geofizycznych w profilach wierceń.

• Dowiązanie obrazu falowego sejsmiki refleksyjnej do profilu wiercenia.

Korekta i ujednolicenie współrzędnych wierceń (i/lub profili terenowych)

PRZYGOTOWANIE DANYCH

DO ZESTAWIENIA PRZEKROJU

Sprawdzenie współrzędnych

wierceń na mapie

lokalizacyjnej

Weryfikacja współrzędnych

uzyskanych z baz danych

Zadbanie o zestawienie

współrzędnych w jednym

odwzorowaniu geograficznym

Weryfikacja współrzędnych wierceń

W Polsce istnieje kilka odwzorowań używanych do opracowywania map topograficznych. Najczęściej wykorzystywane to:

• Układ 1965

• Układ 1942

• Układ 1992

• Układ 2000

W regionalnej kartografii geologicznej obowiązujące od kilku lat odwzorowanie to tzw. Układ 1992.

W poszukiwaniach naftowych mapy wgłębne są wykonane w odwzorowaniu Gaussa – Krügera (Układ 1942).

Korekta i ujednolicenie współrzędnych wierceń (i/lub profili terenowych)

Nazwa otworu: SZCZEBRZESZYN – 1

Współrzędne geograficzne:

Fi: 51.5577157264112

La: 21.3725822433893

Układ 1942: zapis przykładowy

Wsp-x: 5714300

Wsp-y: 4525840

Wsp-x15: 5733510.79

Wsp-y15: 3941755.95

Głębokość całkowita: 4100m

Wysokość n.p.m.: 181.66

Współrzędne dla centralnego południka 21

Współrzędne dla centralnego południka 15

Współrzędne geograficzne jako stopnie dziesiętne

Przygotowanie danych: Weryfikacja i ujednolicenie wydzieleń stratygraficznych

Przeliczenie miąższości przewiercanych na rzeczywiste

(stratygraficzne):

mr = cosa · ma ma = miąższość pozorna

mr = miąższość rzeczywista

cosa = kąt upadu warstw TVT- True Vertical Thickness (Rzeczywista

miąższość pionowa)

TST- True Vertical Thickness (Miąższość

stratygraficzna)

TVDT - True Vertical Depth Thickness (Miąższość

wyznaczona przez pionową głębokość stropu i

spągu warstw (TVT- dla warstw poziomych)

MLT- Measured Log Thickness (Miąższość

zmierzona w odwiercie. W otworach pionowych i

dla warstw horyzontalnych = TVT i TST)

Przeliczanie miąższości rzeczywistej i pozornej

TVT- True Vertical Thickness (Rzeczywista miąższość

pionowa)

TST- True Vertical Thickness (Miąższość stratygraficzna)

TVDT - True Vertical Depth Thickness (Miąższość

wyznaczona przez pionową głębokość stropu i spągu

warstw (TVT- dla warstw poziomych)

MLT- Measured Log Thickness (Miąższość zmierzona w

odwiercie. W otworach pionowych i dla warstw

horyzontalnych = TVT i TST)

Przeliczenie miąższości przewiercanych na rzeczywiste (stratygraficzne):

mr = cosa · ma ma = miąższość pozorna

mr = miąższość rzeczywista

cosa = kąt upadu warstw

Uwzględnienie krzywizny otworu

Poprawne określenie głębokości i pozycji nawiercenia warstw wymaga

uwzględnienia profilowania krzywizny otworu, które pozwala przeliczyć „trajektorię”

odwiert. Spełnienie tego warunku jest niezbędne do wykorzystania wierceń

kierunkowych

Przygotowanie danych wejściowych

Sejsmogram syntetyczny

Dowiązanie sejsmiki do obrazu falowego

Przykładowa korelacja otworowo – sejsmiczna oraz sejsmogram syntetyczny.

Krzywa zailenia(litologia)

Przygotowanie danych wejściowych W przypadku przekrojów stratygraficznych opartych na interpretacji geofizyki wiertniczej,

pod pojęciem przygotowanie danych będziemy rozumieli odpowiednią wizualizację

krzywych, w profilach wierceń, czy też głębiej interpretacje litologiczno-złożową krzywych

(tzn. interpretację zmienności litologicznej przewiercanych kompleksów (zailenia,

zapiaszczenia i udziału węglanów itp., interpretację porowatości (PHI i nasycenia

przestrzeni porowej węglowodorami . Odpowiednie zestawienie krzywych w profilach

wierceń umożliwia korelację kompleksów genetycznych czy też kompleksów zbiornikowych

i uszczelniających.

Przygotowanie danych: Ujednolicenie poziomu odniesienia

PRZYKŁADY POZIOM ODNIESIENIA

Przekroje strukturalne poziom morza

Przekroje stratygraficzne (korelacje)

Przekroje strukturalne (rzadziej)

regionalnie śledzone poziomy izochroniczne (poziomy przewodnie)

Profile sejsmiki refleksyjnej dostosowany do wykształcenia morfologii w badanym rejonie, np. - obrzeżenie Gór Świętokrzyskich 210 m n.p.m - zapadlisko przedkarpackie 170 m n.p.m.

Jeśli opracowywany przekrój geologiczny ma inny poziom odniesienia niż poziom morza, należy to uwypuklić w objaśnieniach.

POZIOM ODNIESIENIA

Współczesny przekrój

strukturalny

Współczesny przekrój

strukturalny odniesiony do

stropu horyzontu

izochronicznego.

(Umożliwia obserwację

ewolucji)

Kiedy stosować przewyższenie rzekrojów?

• krótkie przekroje strukturalne, rozpoznające płytką budowę geologiczną w obszarach o stosunkowo

zrównoważonych miąższościach przedstawianych warstw – mogą być NIEPRZEWYŻSZONE

• regionalne przekroje strukturalne rozpoznające głęboko położone warstwy – powinny być

PRZEWYŻSZONE

• korelacje międzyotworowe [przekroje stratygraficzne] – na ogół muszą być PRZEWYŻSZONE

Krzywa zailenia(litologia)

Krzywa zailenia(litologia)

Przekroje przewyższone wady

W wyniki wprowadzenia przewyższenia przekroju następuje zaburzenie stosunków geometrycznych przedstawianego obszaru: • Kątów upadu warstw • Kątów zapadania dyslokacji • Miąższości przedstawianych warstw • Odległości pomiędzy elementami strukturalnymi

Porównanie przekrojów: przewyższonego (góra) i nieprzewyższonego (dół).

Zalety przekrojów przewyższonych

Możliwość wprowadzenia szczegółowego podziału

stratygraficznego

Zwiększenie czytelności krzywych geofizyki

wiertniczej

Lepsza czytelność skomplikowanej budowy

geologicznej

WIĘKSZA PRECYZJA INTERPRETACJI

Przekroje przewyższone – przykład zmiany stosunków kątowych

Przekroje przewyższone – pozorny spadek miąższości na skrzydle fleksury

Przekroje przewyższone konieczność dostosowania danych !!!!!!

Korekta w trakcie interpretacji przekrojów przewyższonych:

przeliczenie kątów upadu

tgδ = tgδa/V

δ – rzeczywisty kąt upadu przewyższenia

δa – pozorny kąt upadu

V – współczynnik (krotność powiększenia skali pionowej)

PRZEKROJE GEOLOGICZNE – przewyższone czy nie ?

• Rozpoznające płytką budowę geologiczną w obszarach o stosunkowo zrównoważonych miąższościach

• Mogą być NIEPRZEWYŻSZONE

Krótkie przekroje strukturalne

• Rozpoznające głęboko położone warstwy

• Powinny być PRZEWYŻSZONE

Regionalne przekroje

strukturalne • Na ogół muszą być

PRZEWYŻSZONE

Korelacje międzyotworowe

[przekroje statygraficzne]

Czynniki wpływające na zaburzenie geometrii przekrojów

• Odchylenie linii przekrojowej od kierunku upadu warstw powoduje wydłużenie i „spłaszczenie” struktury.

• Uważa się, że zafałszowania te można uznać za nieistotne, jeśli kąt pomiędzy linią przekroju, a kierunkiem upadu warstw jest mniejszy niż 5◦.

Wyznaczenie przekroju przebiegającego przez wiercenia,

wzdłuż linii łamanej powoduje zwiększenie rozmiaru

(długości) struktury, poważne zniekształcenie stosunków

kątów, a także powstawanie nieistniejących struktur

niższego rzędu

Czynniki wpływające na zaburzenie

geometrii przekrojów

B B’

poziom morzapoziom morza

NWNW SESE

A A’

0200

200

0200

200

I II

-1 -2 -3

I – przekrój biegnący przez odwierty, wzdłuż linii łamanej

II- przekrój prostolinijny poprowadzony wzdłuż linii

maksymalnego upadu warstw

linia profilu

d b b= + 1 2

mp

a

b2

b1

N

S

EW

w

d

a

mg

m = m cos sing p * d * h

a

w

w

nh = a - n

h

Przeliczenie miąższości

pozornej na rzeczywistą na

podstawie danych uzyskanych

w wyniku kartowania

terenowego

wg J. Kuśmierek nie publikowane