Этапы геологоразведочных работ
УДК 553.98:550.83
МЕТОДЫ РАДИОГЕОХИМИИ ПРИ НАЗЕМНЫХ ПОИСКАХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА
И.С. Соболев
Томский политехнический университет E-mail: geolsob@yandex.ru
Дан обзор состояния радиогеохимических методов поисков месторождений нефти и газа. Рассмотрены возможные причины формирования радиогеохимических аномалий, приведены некоторые подходы при интерпретации радиогеохимических данных.
В последние пятнадцать лет в большинстве регионов мира, где ведутся поисковые работы на нефть и газ, наблюдается положительный тренд в применении различных геохимических и геофизических съемок по поверхности. Подобная тенденция характерна и для России, в которой благодаря стабилизации экономической ситуации и началу реализации крупных международных проектов по транспортировке нефти и газа в страны азиатской части тихоокеанского региона все больше внимания уделяется приросту ресурсов и запасов углеводородного сырья. При этом в качестве потенциальной основной ресурсной базы нефти и газа рассматриваются сравнительно слабо изученные территории Восточной Сибири и Дальнего Востока. Для решения непростой задачи открытия месторождений в кратчайшие сроки, наряду с традиционной сейсморазведкой потребуется широкое привлечение дополнительных, оперативных и высокоэффективных методов поисков углеводородов.
В настоящее время в мировой практике с различной частотой и в разных сочетаниях используется довольно широкий набор прямых и полупрямых методов поисков месторождений нефти и газа.
К прямым методам относят газоуглеводородную съемку, где в зависимости от модификации анализируются свободные, сорбированные, растворенные углеводородные газы, реже осуществляют битуминологические исследования. В качестве объектов опробования используют грунты, снег, воду, шлам буровзрывных скважин, искусственные сорбенты и др. Среди методов, направленных на определение сопутствующих нефтегазовым залежам неуглеводородных компонентов и выявление эпигенетических трансформаций геохимических и геофизических полей, известны микробиологическая, гелиевая, неон-аргоновая, озоновая, тепловая съемки. Также применяются магнитометрия (в наземном и аэро- вариантах), электроразведка (методами вызванной поляризации, становления поля и др.), электрохимические (метод частичного извлечения металлов, окислитель-но-восстановительного потенциала и др.), электромагнитные (магнитотеллурическое зондирование и др.) исследования. Разработан комплекс литогеохимических методов, позволяющих выделять нефтеперспективные участки на основании анализа изменения петрофизических свойств пород, концентраций, форм нахождения и характера распределения некоторых химических элементов, со-
отношения их изотопов, особенностей минерального состава пород и др.
В двадцатые годы прошлого столетия, когда зарождались прямые методы поисков месторождений нефти и газа, в СССР публикуются данные об изучении влияния залежи углеводородов на радиоактивность дневной поверхности . В качестве объекта исследования выступало хорошо изученное Майкопское месторождение нефти, где по двум профилям с помощью ионизационной камеры осуществлялись измерения радиоактивного поля. В результате работ над залежами нефти шнуркового типа было выявлено повышение радиоактивности, выходящее за пределы ошибки наблюдений.
Практически одновременно появляется большое количество информации, касающейся изучения радиоактивности пластовых вод нефтяных месторождений, которая убедительно показала, что приконтактовые воды углеводородных залежей характеризуются аномально высокими концентрациями радия.
Однако, в дальнейшем в связи с разработкой методов, направленных на прямое определение углеводородов, и отсутствием на то время приборов, позволяющих сравнительно быстро и с высокой чувствительностью регистрировать параметры радигеохимических полей радиоактивные съемки при поисках месторождений нефти и газа практически не проводились.
Импульсом для начала широких работ по оценке возможностей радиогеохимических методов поисков по поверхности послужила разработка и внедрение в практику геологоразведочных работ гам-ма-спектрометрической аппаратуры на основе сцинтилляционных счетчиков. В 1953 г. Н. ЬипЬещ приводит данные по аэрогамма-радиометрическо-му профилю, пересекшему нефтяное месторождение ЯесЬуа1ег в Канаде . По маршруту съемки отчетливо наблюдается участок низкой радиоактивности, совпадающий с фрагментом проекции нефтяной залежи. Одновременно, для границ месторождения характерно относительно повышение радиоактивного поля. Возникновение над скоплениями нефти и газа радиоактивных аномалий объяснялось диффузионной транспортировкой водорастворенного радия из глубоких горизонтов к земной поверхности. При этом сами залежи углеводородов, по мнению автора, играли роль экрана на пути движения вещества, чем и объясня-
лись фиксируемые области низкой радиоактивности . Радиоактивные съемки, проведенные в последующие десять лет почти над тридцатью нефтегазоносными объектами Канады и США, продемонстрировали, что подавляющее большинство из них проявляют себя в радиогеохимических полях.
Начиная с 1956 г., активизируются работы по оценке эффективности радиометрических методов при поисках месторождений нефти и газа в СССР. За короткий срок в значительных объемах исследования были проведены над известными нефтяными и газовыми месторождениями Нижнего Поволжья, Предкавказья и Западной Туркмении. Параллельно с измерением радиоактивности и концентраций радиоактивных элементов осуществлялось изучение ряда геохимических характеристик поверхностных отложений, анализировались особенности геоморфологического и литологического строения территорий. Был сделан важный вывод, что радиоактивные аномалии над углеводородными залежами являются частным случаем общей эпигенетической трансформации геохимических полей .
Результаты многочисленных опытно-методиче-ских и лабораторных исследований, проводимых тогда в лаборатории ядерной геологии и геофизики Института нефти АН СССР, позволили подвергнуть сомнению глубинную миграцию аномалиеобразующих радиоактивных элементов. Соглашаясь с эпигенетическим характером аномальных радиогеохимических эффектов, перераспределение радиоактивных элементов в поверхностных отложениях нефтегазоносных территорий по мнению исследователей связанно с изменяющими геохимическую обстановку в зоне гипергенеза компонентами, поступающими из залежей углеводородов. С одной стороны, это приводит к изменению миграционных способностей радионуклидов, с другой стороны — к снижению сорбционной емкости осадочных пород над продуктивными частями структур .
Почти одновременно в печать выходит статья A.F. Gregory, которая ставит под серьезное сомнение связь радиоактивных аномалий с наличием углеводородных залежей на глубине . Для примеров он привлек нефтяные месторождения Redwater и Coalinga, где ранее H. Lunberg по данным аэрогамма-съемки выделил радиоактивные аномалии, совпадающие с контурами нефтеносности. На основе сопоставления карт радиоактивности с геологическим и ландшафтным строением территорий, составом почв был сделан вывод о том, что характер изменения радиоактивности определяется не влиянием скоплений нефти, а изменением литологического и минерального состава поверхностных отложений, степенью засоленности почвенного слоя.
Близкая точка зрения была высказана W.G. Kellogg, который, анализируя связь поля радиоактивности со структурно-тектоническим строением нефтяного месторождения Tejon Grapevine (США)
и прилегающих территорий, пришел к заключению, что отрицательные аномалии радиоактивности контролируют приподнятые в рельефе антиклинальные складки, и формирование таких нарушений радиоактивного поля не связано с углеводородными залежами, а обусловлено более интенсивным выщелачиванием и выносом радиоактивных элементов с приподнятых структур .
В процессе работ по развитию радиоактивных методов для поисков месторождений нефти и газа, проводимых в лаборатории радиогеохимии и изотопного анализа ВНИИЯГГ, также появляются факты, когда при проведении наземных и аэрогам-ма-съемок продуктивные и непродуктивные антиклинали идентично проявляют себя в полях распределения радиоактивности и естественных радиоактивных элементов. Опираясь на материалы гамма-каротажа глубоких скважин и данные о литологическом составе разреза, было убедительно показана тесная корреляция между значениями радиоактивности и гранулометрическим составом пород. При этом для всех стратиграфических горизонтов наблюдается устойчивая тенденция в увеличении степени опесчанивания сводовых частей унаследованных складок с одновременным ростом глинистости их крыльев, а это, собственно, и определяет характер распределения радионуклидов. Не было найдено существенных различий и при проведении гамма-съемок в акватории Каспийского и Азовского морей, где физико-химические условия существенно отличаются от таковых в зоне гипергенеза. В результате радиогеохимическим методам была отведена вспомогательная роль при изучении структурно-тектонического строения нефтегазоносных территорий .
Следует отметить, что в 50-е — 60-е гг. XX в. достаточно широко были распространены мнения о невозможности миграции газовых и водорастворенных компонентов от скоплений нефти и газа сквозь перекрывающую слабопроницаемую толщу осадочных отложений к земной поверхности. Нефтепоисковые возможности прямых методов в то время подвергались существенной критике .
Открытие в конце 70-х, начале 80-х гг. прошлого столетия явления парагенезиса субвертикальных зонально-кольцеобразных геохимических и геофизических полей в осадочном чехле земной коры, успехи в области познания геохимических и геофизических особенностей нефтегазовых месторождений, прогресс в создании высокоточной регистрирующей аппаратуры создали благоприятные предпосылки для более активного внедрения в практику геологоразведочных работ на нефть и газ прямых и полупрямых геохимических и геофизических исследований.
Повышение интереса к геохимическим поискам залежей углеводородов определенным образом отразилось и на радиогеохимических методах. В США приводятся результаты переинтерпретации гамма-спектрометрических данных нефтегазонос-
ных площадей, полученных в рамках реализации программы ТЧиЛЕ и других аэрогеофизических работ , осуществляются наземные гамма-ра-диометрические и радоновые съемки . Изучается вопрос связи радиоактивных аномалий с эпигенетической карбонатизацией пород , анализируется характер взаимоотношений между естественными радиоактивными элементами . Термолюминесцентное радиометрическое картирование в значительных объемах проводится при оценке нефтегазоносности ряда площадей КНР . Опытно-методические и поисковые работы с применением радиоактивных методов проводятся в России , Израиле и Индии . Результаты этих исследований подтверждают наличие радиоактивных аномалий над месторождениями нефти и газа, а авторы придерживаются эпигенетической природы нарушений структуры радиогеохимических полей. Однако прогресс в понимании процесса формирования радиогеохимических аномалий остается недостаточным. В большинстве статей даются ссылки на известные модели возникновения аномальных эффектов, либо вносятся в них незначительные изменения.
Интересно предположение о возможности относительного обеднения поверхностных осадочных отложений естественными радиоактивными элементами в результате более интенсивной коррозии породообразующих минералов в контурах нефтегазоносности . Продукты окисления мигрирующих углеводородов, одним из которых является углекислота, разрушают кристаллические матрицы минералов, высвобождая входящие в них химические элементы, которые выносятся гипергенными водами к периферии залежей.
При изучении возможного вклада биогенных магнитофоссилий в увеличение магнитной восприимчивости в зонах влияния углеводородного потока были получены данные о включении в процесс биоаккумуляции урана . Некоторые виды аэробных углеводородопоглощающих магнитотро-пных микроорганизмов уменьшали концентрации и в растворе почти в три раза, а при магнитной сепарации биомасса содержала уран в 1000 раз выше, чем в исходном растворе. Также хорошей поглощающей способностью урана характеризуются сульфатредуцирующие бактерии. Установлен факт резкого возрастания магнитной восприимчивости в терригенных образованиях со следами старых разливов нефти и выветрелых битумов, хотя сама исходная нефть диамагнитна. В свою очередь это позволяет говорить о вероятном вкладе в возникновение аномальных радиогеохимических эффектов микроорганизмов, питающихся углеводородными компонентами.
На миграционные способности урана огромную роль играют значения окислительно-восста-новительного потенциала. Согласно 8.1. Рпвоп углеводородные залежи представляют собой своего рода природный гальванический элемент .
На границе столба пород внедрения газообразных и жидких углеводородных компонентов за счет возникающей разницы ЕЬ происходят электрохимические реакции, которые активизируют движение электротеллурических токов. Циркуляция токов по вертикали происходит между скоплением нефти или газа и нижней границей зоны гипергенеза. Как следствие над водоуглеводородными контактам на уровне редокс-границы возникает градиент значений окислительно-восстановитель-ного потенциала. Кроме того, в результате процессов электрофореза возможно перераспределение урана в буферной области между породами, задетыми и не попавшими под эпигенетическое влияние углеводородных залежей.
Ряд исследований на промышленных скоплениях нефти и газа Западной Сибири, Казахстана, Украины показали, что образцы почв и грунтов, отобранные в контуре месторождений в среднем характеризуются значениями ЕЙ меньше 150 мВ, вне зоны влияния залежей больше 250 мВ. Кислотность среды для терригенных образований верхней части разреза над нефтегазовыми скоплениями в среднем на 1…2 ед. выше, чем за границей продуктивности. В переходных зонах отмечаются резкие колебания значений этих физико-химических показателей .
Таким образом, залежи углеводородов создают контрастные геохимические барьеры, на которых может осаждаться растворенный в кислородных водах уран, а наиболее активно этот процесс происходит на границе смены окислительной и восстановительной обстановки разреза в областях интенсивного поступления вещества от углеводородных залежей.
Действительно при анализе роли гидрогеохимического фактора в формировании радиоактивных аномалий отмечаются заметные отклонения в величине радиоактивного равновесия в водах активной зоны водообмена с дневной поверхностью нефтеназоносных площадей. При этом для вод зоны гипергенеза подвергающихся влиянию углеводородных компонентов характерно изменение ра-диактивного равновесия в сторону увеличения Ка, что связано с осаждением и на восстановительных барьерах .
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Кроме того, совместное изучение уровней накопления естественных радиоактивных элементов (ЕРЭ) по данным гамма-спектрометрии и полей радиоактивности, измеряемых высокочувствительными термолюминесцентными детекторами (ТЛД), позволяет предположить, что в процессе наложенного переотложения радионуклидов активно участвуют коротко живущие изотопы. Это предположение базируется на фиксируемых эффектах в структуре аномальных радиогеохимических полей, когда наблюдается своеобразная зональность в характере распределения ЕРЭ и интегрированной радиоактивности. В таких случаях возникает обратная корреляция между знаками
(положительная — отрицательная) аномалий и(Ла) и термолюминесценции детекторов. Следует отметить, что, исходя из результатов натурных экспериментов, по всей видимости, основной вклад в значения запасенной светосуммы ТЛД дают /3-актив-ный 210Ро и /-активный 214В1, переход к которым в радиоактивном ряде распада В8и осуществляется через 22611а и радиоактивный газ 22211п.
Что касается изучения поведения радиоактивных элементов в нижней геохимической зоне нефтегазовых месторождений, то имеющейся на сегодняшний день информации явно недостаточно, чтобы можно было более или менее полно оценить характер и масштабы перераспределения ЕРЭ по всей осадочной толще, перекрывающей скопления нефти и газа. Тем не менее, существуют данные о радиогеохимических характеристиках терригенных отложений продуктивных и около продуктивных горизонтах, где рядом исследователей на основе результатов количественных анализов уровней накопления радионуклидов и гамма-каротажа выделяются зоны эпигенетического переотложения урана .
Современные флюидодинамические модели нефтегазообразования базируются на свойстве осадочных пород в процессе литогенеза расслаиваться на зоны уплотнения и разуплотнения, насыщенных флюидами, находящимися в условиях повышенного внутреннего давления, что приводит к созданию мощной флюидодинамической системы, выраженной восходящими тепловыми потоками, активизирующими процессы нефтегазообразования .
Для флюидодинамических систем характерна связь с тектоно-магматическими структурами, формирующимися в зонах пересечения глубинных разломов, в пределах которых выделяют «сквозьформа-ционные» флюидопроводные системы. Эти системы, сами являясь продуктом глубинных тектонофи-зических факторов и процессов дегазации, одновременно играют «флюидостягивающую» роль и контролируют пространственно-временные ассоциации разнообразных нефтяных и газовых залежей.
Таким образом, единство разнообразных геофизических и геохимических аномалий над скоплениями нефти и газа определяется историей и механизмами развития нефтегазоносных бассейнов, которые являются гетерогенными долгоживущими саморазвивающимися системами, приуроченными к глубинным тектоническим структурам, представляющим собой зоны повышенной проницаемости, по которым происходит интенсивная миграция вещества, определяющая сложные механизмы трансформации геофизических и геохимических полей. И, на наш взгляд, было бы неправильно отрицать возможность вовлечения радиоактивных элементов в процесс формирования и последующего разрушения скоплений углеводородов.
Основываясь на изучение элементного состава реликтов флюидов, заключенных в микротрещинах пород и минералах осадочных отложениях нефтегазоносных бассейнов, Р.П. Готтих с соавторами
предполагает, что уран с группой литофильных и халькофильных металлов мигрирует в битуминозной фазе в виде метаталлоорганических комплексов . И более того, присутствие значительных концентраций радиоактивных элементов в восстановительных флюидах нефтегазоносных систем может являться одним из факторов в синтезе высокомолекулярных углеводородных соединений.
Группой санкт-петербургских исследователей экспериментально и теоретически обоснована возможность транспортировки ряда тяжелых металлов от залежей углеводородов в газово-пузырьковом потоке .
Резюмируя выше изложенное, можно сказать, что на сегодняшний день существуют разрозненные, в большинстве случаев косвенные факты, указывающие на эпигенетический характер радиогеохимических аномалий над месторождениями нефти и газа.
Объективно более значимый прогресс наблюдается в разработке методик получения и обработки радиогеохимической информации. Существует достаточно устойчивый набор радиогеохимических поисковых признаков, позволяющих оконтуривать скопления нефти и газа на территориях с различным геологическим и ландшафтным строением.
Наиболее информативны радиогеохимические исследования в условиях ландшафтов с низкой об-водненостью и ограниченным развитием аллох-тонных отложений. Тем не менее и в сравнительно неблагоприятных для радиоактивных съемок ландшафтных обстановках Сибири, применяя специализированные приемы выделения эпигенетической составляющей радиогеохимических полей и высоко чувствительные средства регистрации радиоактивности, в подавляющем большинстве случаев удается фиксировать присутствие месторождений нефти и газа .
Анализ многочисленных литературных данных и показывает, что большинство месторождений антиклинального типа проявляют себя аномалиями кольцевого типа (в иностранной литературе — эффект «гало») с областью относительно низких значений радиоактивности и уровней накопления ЕРЭ в контурах нефтегазоносности и всплесками аномально высоких показаний в зонах влияния водоуглеводородных контактов. Морфология радиогеохимических полей над залежами, локализованными в экранированных и литологических ловушках, больше тяготеет к линейным или полукольце -вым аномалиям .
Однако, как демонстрирует практика, далеко не все нефтегазовые объекты контролируются сравнительно легко выделяемыми аномальными нарушениями радиогеохимических полей. При анализе строения только полей концентраций ЕРЭ на нефтегазоносных территориях с пестрым литолого-фа-циальным составом поверхностных отложений обнаружение эпигенетических радиогеохимических аномалий часто просто невозможно.
Для снижения влияния мешающих факторов ис- ченной при вычитании из измеренных радиогеохи-
пользуются различные процедуры математической мических параметров регионального фона, рассчи-
обработки исходных радиогеохимических данных, тайного путем осреднения в математическом окне
Наиболее часто и достаточно эффективно выделе- или регрессионного анализа. При этом вносятся со-
ние «нафтидогенных» радиогеохимических анома- ответствующие поправки на литологический состав
лий осуществляется на основе изучения локальной горизонта опробования, состав почвенного гори-
составляющей радиогеохимических полей, полу- зонта, ландшафтные обстановки .
ТСЛ, усл.ед.
50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0
ЧА(ТеЛ) ЧА(ТСЛ)
1.4 1.2 1
0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 -1.2
Рис. 1. Поля распределения термосгимулированнойлюминесценции (А-1), частотно-амплитудного показателя (Б-1) и их оста-точных.-составляющих {соответственно А-2 и Б-2) в донных отложениях южной части Обской губы: 1) Обское месторождение; 2) Контур перспективного участка
ТСЛ, уед.ед.
-Ч 3500 —I 3000 —^ 2500
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
— 500
— о
— -500
— -2000 -2500
— -3000
Высокой информативностью обладают показатели, оценивающие характер взаимосвязей между ЕРЭ.
На группе нефтеносных объектов США при выделении контуров нефтеносности использовался показатель DRAD, направленный на выявление участков с аномальными отклонениями наблюденных значений активности селективных каналов урана и калия от так называемых «идеальных» значений этих элементов, нормированных на торие-вый эквивалент .
Для выделения участков наложенного переотло-жения наиболее подвижного из естественных радионуклидов — U, возможно нормирование его концентраций по содержанию характеризующих литологический состав отложений сравнительно геохимически инертных тория или глинозема .
К одному из наиболее устойчивых радиогеохи-мических признаков нефтегазоносности можно отнести нарушение структуры корреляционных взаимосвязей внутри группы ЕРЭ . При этом для нефтяных месторождений отмечается тенденция в отклонениях от фоновых значений парной корреляции, главным образом, за счет перераспределения U, для газовых залежей наблюдается более хаотичное поведение U и К.
В процессе интерпретации радиоактивных данных, на наш взгляд, недостаточно внимания уделяется такой характеристике, как неоднородность ра-диогеохимических полей. Ряд работ по газогеохимическим, литогеохимическим, магнитометрическим, аэрогамма-спектрометрическим исследованиям нефтегазоносных территорий убедительно показывают, что повышенная «напряженность» геохимических и геофизических полей является одной из основных отличительных черт продуктивных площадей .
В качестве одного из примеров хорошей информативности анализа степени неоднородности радио-геохимических полей можно привести результаты интерпретации измерений термостимулированной люминесценции донных грунтов южной части Обской губы. В ходе газоуглеводородной съемки (ЗАО
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
2. Lundberg H., Isford G. Oilprospecting with the radioactive method // World Petroleum. — 1953. — July 2. — P. 40-42.
3. Lundberg H. Low radiation intensities over oil fields // Oil and Gas Journal. — 1956. — V. 54. — № 52. — P. 192-195.
4. Алексеев Ф.А. Радиометрический поиск нефти, состояние разработки метода и опыт его применения // Разведка и разработка полезных ископаемых: Труды Всес. научно-техн. конф. по применению радиоактивных и стабильных изотопов и излучений в народном хозяйстве и науке. — М.: Гостоптехиздат, 1958. — С. 51-56.
5. Алексеев Ф.А. Радиометрический метод поисков нефти и газа (о природе радиометрических и радиогеохимических аномалий в районе нефтяных и газовых месторождений) // Сб. ст. по
«Пангея») по равномерной сети был осуществлен отбор проб донных отложений с последующим определением содержаний углеводородных компонентов до С20 включительно. Кроме того, осадочный материал был передан для изучения термолюминесценции в Томский политехнический университет. На рис. 1 приведены два варианта математической обработки результатов термолюминесцентных исследований.
В первом случае исходное поле распределения термостимулированной люминесценции (ТСЛ) сглаживалось путем осреднения в математическом окне размером 1,5×1,5 км с последующим выделением остаточной составляющей.
Во втором случае точно такой же алгоритм был использован при математической обработке поля частотно-амплитудного показателя (ЧА) изменения ТСЛ. Сам частотно-амплитудный показатель несет информацию о количестве экстремумов на единицу площади с учетом амплитуды изменений анализируемого параметра.
В итоге «эталонное» месторождение и группа кольцевых аномалий, классифицируемые как перспективные на выявление углеводородных залежей, наиболее четко проявились в характеристике степени изрезанности поля термостимулированной люминесценции донных отложений.
Таким образом, на сегодняшний день есть хорошие предпосылки для более широкого использования радиогеохимических исследований при поисках месторождений нефти и газа по поверхности. Как и любой другой метод, радиогеохимические съемки имеют определенные ограничения и подвержены влиянию маскирующих факторов. Тем не менее, достижения в области развития средств измерения радиогеохимических полей, методические наработки в подходах при интерпретации радиогеохимических данных, постепенно накапливаемая информация об радиогеохимических особенностях осадочных отложений по разрезу от залежей углеводородов к дневной поверхности позволяют с оптимизмом смотреть в будущее методов радиогеохимии в комплексе геолого-разведочных работ на нефть и газ.
использованию радиоактивных излучений и изотопов в геологии нефти. — М.: Гостоптехиздат, 1959. — С. 3-26.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
9. Davidson M.J. On the acceptance and rejection of surface geochemical exploration // Oil and Gas Journal. -1994. — June 6. — P. 70-76.
10. Morse J.G., Rana M.H. New perspectives on radiometric exploration for oil and gas // Oil and Gas Journal. — 1983. — June 6. — P. 87-90.
11. Sanders D.F., Tompson С.К. Integrated exploration improves wildcat success (Part I) //World Oil. — 1987. — September. — P. 36-45.
14. Morse J.G., Rana M.H., Morse L. Radon mapping as indicators of subsurface oil and gas // Oil and Gas Journal. — 1982. — May 10. -P. 227-246.
22. Столбов Ю.М., Парыгин К.Д. О целесообразности комплекси-рования лиогеохимических поисков залежей углеводородов с сейсморазведочными работами на территории Томской области // Горно-геологическое образование в Сибири. 100 лет на службе науки и производства: Матер. Междунар. научно-техн. конф., секция «Геологическое и горное образование. Геология нефти и газа». — Томск, 2001. — С. 264-265.
24. Yanaki N.E., Ashery D., Kronfeld J. Careful analysis reveals root cause of gamma-ray anomalies //World Oil. — 2000. — October. — P. 81-83.
27. Pirson S.J. Projective well log interpretation years later // Log analyst. — 1975. — V. 16. — № 5. — P. 14-24.
28. Pirson S.J. Oil is confined in the earth by Redox potential barriers // Oil and Gas Journal. — 1980. — № 7. — P. 153-158.
29. Литогеохимические исследования при поисках месторождений нефти и газа/Под ред. О.Л. Кузнецова. — М.: Недра, 1987. -184 с.
34. Соколов Б.А., Абля Э.А. Флюидодинамическая модель нефте-газообразования. — М.: ГЕОС, 1999. — 76 с.
37. Proceeding of radiometric methods in exploration of oil and gas. -Atomic Energy Press. — 181 p.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
39. Гавшин В.М. Радиогеохимическая специфика крупных осадочных бассейнов Западной и Средней Сибири // Геология и радиогеохимия Средней Сибири. — Новосибирск: Наука, 1985. -С. 173-192.
42. Меркулов В.П. Магнитные поля месторождений нефти и газа и возможности их использования при картировании залежей углеводородов // Известия Томского политехнического университета. — 2002. — Т. 305. — № 6. — С. 218-224.
Поступила 6.12.2006 г.
Геологоразведочные работы на нефть и газ подразделяются на три этапа — региональный, поисковый и разведочный. На каждом из них выделяется по две стадии. В пределах одной территории возможно совмещение во времени различных этапов и стадий.
РЕГИОНАЛЬНЫЙ ЭТАП
На этом этапе проводятся региональные геолого-геофизические работы. В соответствии с задачами региональный этап разделяется на две стадии: прогнозирования нефтегазоносности и оценки зон нефтегазонакопления.
Стадия прогнозирования нефтегазоносности
Основным объектом исследований на этой стадии служат нефтегазоносные провинции и их части.
В процессе исследований решаются следующие задачи:
— выявление литолого-стратиграфических комплексов, структурных этажей, ярусов;
— выявление фациальных зон, определение основных этапов геотектонического развития; тектоническое районирование;
— выделение нефтегазоперспективных комплексов и зон; нефтегазогеологическое районирование;
— качественная и количественная оценка перспектив нефтегазоносности;
— выбор основных направлений и первоочередных объектов дальнейших исследований.
Для решения перечисленных задач комплексом региональных задач на этой стадии предусматривается:
— дешифрирование материалов аэрофото- и космических съемок регионального и локального уровней генерализации; геологическая, структурно-морфологическая, геохимическая, гидрогеологическая мелкомасштабные съемки и другие исследования;
— аэромагнитная, гравиметрическая съемки масштабов 1:1 000 000, 1:200000; электроразведка в различных модификациях;
— сейсморазведочные работы ГСЗ, КМПВ, МОГТ по системе опорных профильных пересечений;
— бурение опорных и параметрических скважин в узлах опорных профильных пересечений в различных структурно-фациальных условиях.
Стадия оценки зон нефтегазонакопления
На этой стадии основными объектами исследования являются нефтегазоперспективные зоны и зоны нефтегазонакопления, в пределах которых решаются следующие задачи:
— выявление субрегиональных и зональных структурных соотношений между различными нефтегазоперспективными и литолого-стратиграфическими комплексами; установление основных закономерностей распространения и изменения свойств пород-коллекторов продуктивных горизонтов и пластов, а также и флюидоупоров; уточнение нефтегазогеологического районирования;
— выделение наиболее крупных ловушек;
— количественная оценка перспектив нефтегазоносности;
— выбор площадей и установление очередности проведения на них поисковых работ.
Типовой комплекс работ на этой стадии аналогичен рассмотренному выше. Но выполняется по более плотной сети наблюдений с укрупнением масштабов исследований до 1:50 000. Значительная роль отводится сейсморазведке, специальным исследованиям по прогнозированию геологического разреза и оконтуриванию аномалий типа залежь (АТЗ), а также бурению параметрических скважин.
ПОИСКОВЫЙ ЭТАП
Поисковые работы направлены на обеспечение необходимых условий для прироста разведанных запасов нефти и газа. Он разделяется на стадию выявления и подготовки объектов для поискового бурения и стадию поиска месторождений (залежей) нефти и газа.
Стадия выявления и подготовки объектов для поискового бурения
На этой стадии создается фонд перспективных локальных объектов и оцениваются их ресурсы для выбора и определения очередности их ввода в глубокое бурение.
Стадия подразделяется на подстадии: выявление объектов; подготовка к поисковому бурению.
На подстадии выявления объектов работы ведутся на отдельных площадях в пределах нефтегазоперспективных зон и зон нефтегазонакопления с целью:
— выявления условий залегания и других геолого-геофизических свойств нефтегазоносных и нефтегазоперспективных комплексов;
— выделения перспективных ловушек;
— количественной оценки ресурсов в выявленных ловушках;
— выбора, объектов и определения очередности их подготовки к поисковому бурению.
Типовой комплекс на этой подстадии включает:
— дешифрирование материалов аэрофото- и космических съемок локального и детального уровней генерализации;
— структурно-геологическую и структурно-геоморфологическую съемки масштабов 1:100 000 и 1:50 000;
— гравиразведку, магниторазведку и электроразведку различных модификаций в тех же масштабах;
— сейсморазведку;
— специализированные работы и исследования по прогнозированию геологического разреза и прямым поискам для выявления объектов – АТЗ.
По этим материалам составляются геологические профили, временные, сейсмогеологические, геоэлектрические и другие разрезы; геолого-геофизические разрезы скважин с выделением продуктивных, маркирующих и опорных горизонтов; структурные схемы по целевым горизонтам с выделением первоочередных объектов для постановки детальных работ; информационная карта по учету выявленных нефтегазоперспективных структур и АТЗ.
Выявленные ловушки служат объектами работ на подстадии подготовки объектов для поискового бурения, проводимых с целью:
— детализации выявленных перспективных ловушек, позволяющей прогнозировать пространственное положение предполагаемых залежей;
— выбора мест заложения поисковых скважин на подготовленных объектах;
— оценки ресурсов на объектах, подготовленных для глубокого бурения;
— выбора объектов и определения очередности их ввода в поисковое бурение.
Для подготовки объектов к поисковому бурению типовой комплекс включает:
— детальную сейсморазведку в масштабах 1:50 000 и 1:25 000 с бурением параметрических скважин до первой жесткой границы;
— детальную электроразведку, высокоточную гравиразведку в тех же масштабах;
— специализированные работы и исследования по прогнозированию геологического разреза и прямым поискам для подготовки АТЗ;
— структурное бурение;
— в исключительных случаях – бурение глубоких параметрических скважин.
На основе этих исследований составляются структурные карты по изученным целевым горизонтам в масштабе съемки с нанесением на них рекомендуемых точек заложения скважин; карты АТЗ, совмещенные со структурными картами по продуктивным или близким к ним горизонтам с указанием значений параметров АТЗ, нанесением контуров предполагаемых залежей и рекомендуемых точек заложения скважин; вертикальные разрезы объектов АТЗ с выделением предполагаемых залежей; прогнозные геолого-геофизические разрезы, характеризующие литологический состав и толщины отложений; схемы распространения параметров, использованных для оценки ресурсов.
Стадия поиска месторождений (залежей)
Объектами работ на этой стадии являются ловушки, подготовленные для поискового бурения. В соответствии с «Инструкцией по применению Классификации запасов месторождений, перспективных и прогнозных ресурсов нефти и горючих газов» основанием для постановки поискового бурения служит наличие подготовленной к нему структуры (ловушки) и подсчитанных перспективных ресурсов категории Сз.
Поисковое бурение может проводиться на разведанных и даже разрабатываемых месторождениях с целью поиска залежей в не вскрытых ранее горизонтах и пластах, продуктивных на других месторождениях.
Задачи на этой стадии сводятся к:
— выявлению в разрезе нефтегазоносных и нефтегазоперспективных комплексов залежей нефти и газа;
— определению геолого-геофизических свойств (параметров) горизонтов и пластов;
— выделению, опробованию и испытанию нефтегазонасыщенных пластов и горизонтов, получению промышленных притоков нефти и газа, установлению свойств флюидов и фильтрационно-емкостных характеристик пластов; подсчету запасов открытых залежей;
— выбору объектов для проведения детализационных и оценочных буровых работ.
Типовым комплексом на стадии поиска месторождений (залежей) предусматриваются:
— бурение, опробование и испытание поисковых скважин;
— геохимические, гидрогеологические и гидродинамические и другие виды исследований скважин в процессе бурения, опробования и испытания;
— геофизические исследования скважин;
— отбор керна, шлама, проб воды, нефти, газа и их лабораторное изучение;
— детализационная скважинная и наземная (морская) сейсморазведка;
— специализированные работы и исследования по прогнозироованию геологического разреза и положения контуров залежей.
Стадия поиска месторождений (залежей), а вместе с ней и поисковый этап завершается или получением первого промышленного притока нефти и газа, или обоснованием бесперспективности изучаемого объекта. Однако в районах с развитой добычей нефти и газа, а также на некрупных объектах на поисковом этапе наряду с задачами поиска могут совместно решаться задачи стадии оценки месторождений (залежей) следующего, разведочного, этапа.
РАЗВЕДОЧНЫЙ ЭТАП
Этот этап подразделяется на две стадии: оценки месторождений (залежей) и подготовки их к разработке.
Стадия оценки месторождений (залежей)
Объектами работ на этой стадии служат открытые месторождения и выявленные залежи. В процессе проведения работ решаются следующие задачи:
— установление основных характеристик месторождений (залежей) для определения их промышленной значимости;
— определение фазового состояния УВ залежей;
— изучение физико-химических свойств нефтей, газов, конденсатов в пластовых и поверхностных условиях, определение их товарных качеств;
— установление типа коллекторов и их фильтрационно-емкостных характеристик;
— установление типа залежей;
— определение эффективных толщин, значений пустотности, нефтегазонасыщенности отложений;
— установление коэффициентов продуктивности скважин;
— подсчет запасов;
— разделение месторождений (залежей) на промышленные и непромышленные;
— выбор объектов и этажей разведки, выделение базисных залежей и определение очередности проведения на них опытно-промышленной эксплуатации и подготовки к разработке.
Решение этих задач должен обеспечить следующий комплекс работ:
— бурение, опробование и испытание разведочных скважин с применением с применением методов интенсификации притоков;
— геохимические, гидрогеологические и гидродинамические и другие виды исследований скважин в процессе бурения, опробования и испытания;
— геофизические исследования скважин;
— отбор керна, шлама, проб воды, нефти, газа и их лабораторное изучение;
— детализационная скважинная и наземная (морская) сейсморазведка;
— опытно-промышленная эксплуатация скважин (в районах с развитой добычей при наличии транспорта).
Стадия подготовки месторождений (залежей) к разработке
На этой стадии объектами работ служат месторождения и залежи, имеющие промышленное значение. Типовой комплекс включает те же работы, что и на предыдущей стадии, а также повторную интерпретацию геолого-геофизических материалов с учетом данных по пробуренным скважинам и проведение детализационных геолого-геофизических работ на площади (сейсморазведка, структурное бурение) и в скважинах (ВСП, СК, электроразведка и т. д.). В ряде случаев предусматривается бурение опережающих добывающих скважин, задачей которых является изучение добывных возможностей залежей и эффективности применения различных систем и технологий воздействия на залежь.
Таким образом, на разведочном этапе решается общая задача подготовки промышленных месторождений (залежей) к разработке. Производятся определение, геометризация и оценка достоверности значений геолого-промысловых и подсчетных параметров с целью подготовки исходных данных для составления технологической схемы разработки месторождения нефти и проекта опытно-промышленной разработки месторождения газа.
Разведочный этап завершается подсчетом запасов нефти и газа по категориям С1 и частично С2 и оценкой экономической эффективности проведенных работ.
К этапам проведения геологического изучения следует отнести:
-Поиски (конечным результатам являются ресурсы категории Р1 и Р2)
-Оценка (конечным результатам являются запасы по категориям С1 и С2, по менее изученным участкам ресурсы по категории Р1)
-Разведка (по своим особенностям выделяются четыре стадии разведки: предварительная, детальная, эксплуатационная и доразведка месторождений) (конечным результатам являются апасы по категории А, В. С1и С2).
Первоначальный этап постановки и проведения геологоразведочных работ – это геологическое прогнозирование.
Геологическое прогнозирование — это обоснование ожидаемого проявления геологических тел в пределах изученной или неизученной территории на основе анализа геохимических, минералого-геохимических и геофизических данных.
Конечной продукцией геологического прогнозирования является локализация участков для проведения последующих этапов геологоразведочных работ.
Поиски- это процесс выявления и перспективной оценки территорий на определенные промышленные типы месторождений полезных ископаемых, заслуживающих при положительных результатах постановки геологоразведочных работ.
Оценка— определение промышленной значимости проявлений и месторождений полезных ископаемых с помощью комплекса геологических методов (геологическая оценка) и экономических расчётов (экономическая оценка). Проводится на всех стадиях их изучения, разведки и промышленного освоения.
Разведка – комплекс геологических работ, проводимых с целью определения геолого-промышленных параметров, всесторонне характеризующих объект и необходимых для его промышленной оценки, проектирования и строительства горнорудного предприятия.
Одной из задач разведочных работ является — определение качества полезного ископаемого.
Под опробованием понимается весь комплекс работ, связанных с определением качества полезного ископаемого, независимо от того, каким способом отбираются и обрабатываются пробы или как определяется качество руды. Различного рода физические, химические, технологические, минералогические, петрографические и другие анализы и испытания дают возможность исследовать материал пробы для определения качественных показателей полезного ископаемого.
Особое место занимает геолого-экономическая оценка месторождений. Она решается методом оценочных сопоставлений, которые сопутствует процессу разведочных работ. Каждый новый материал, получаемый от проходки горных выработок, подвергается оценке — сравнению с данными ранее пройденных выработок и с требованиями к качеству минерального сырья. А данные по всему месторождению сравниваются с данными по другим месторождениям, разведанным или эксплуатируемым. На основе таких сопоставлений решается вопрос о промышленной значимости месторождения.
Разведка предварительная — первая стадия разведочных работ, имеющая целью определение промышленной значимости всего месторождения или его части. Кроме установления общих параметров месторождения (его масштаба), в эту стадию устанавливаются его форма и размер основных тел полезных ископаемых, вещественный состав, технологические свойства, природные типы, условия разработки и т.д. По результатам предварительной разведки производится подсчет запасов и составляется технико-экономический доклад (ТЭД), содержащий промышленную оценку месторождения. Содержание ТЭДа определяет частные задачи предварительной разведки и позволяет судить о целесообразности проведения детальной разведки.
Разведка детальная — вторая стадия разведочных работ, проводимая только на явно промышленных месторождениях или на отдельных их участках, намеченных к освоению в ближайшие годы. По масштабам детальной разведки производится промышленная оценка месторождения, составляется технический проект и ведется строительство горнорудного предприятия (горный, обогатительный, а иногда и передельный цеха). Детальная разведка с необходимой полнотой с необходимой полнотой и точностью должна установить контуры тел полезного ископаемого, их внутреннее строение и условия залегания, вещественный состав и пространственное размещение природных типов и промышленных сортов полезного ископаемого, их запасы по высшим категориям, технологические свойства и горнотехнические условия эксплуатации.
Разведка эксплуатационная — третья стадия разведочных работ, лишь немного опережающая начало добычи полезного ископаемого и продолжающаяся в течение всего периода эксплуатации месторождения. Основная задача эксплуатационной разведки — получение надежных материалов для обеспечения планирования и регулирования эксплуатационных работ. Здесь уточняются формы и внутреннее строение тел полезных ископаемых, их состав и технологические свойства. С высокой точностью устанавливаются пространственное размещение промышленных сортов полезного ископаемого в пределах эксплуатационных участков и уточняются горнотехнические и гидрогеологические условия эксплуатации, ведется оперативный учет движения запасов.
Еще одним из этапов исследования является доразведка объекта. Она направлена на более углубленное изучение таких участков, как глубокие горизонты и фланги месторождения, выявление и оконтуривание безрудных «окон». Работы при этом направлены на выявление новых рудных тел, которые сначала разведываются по категориям С1 и С2, а затем более детально по категориям в и А.
