Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблемы теории и методики наземных нефтегазо поисковых геохимических методов поиска нефти и газа 19
1.1. История развития наземных геохимических исследований 19
1.2. Современное состояние вопроса и постановка основных проблем 31
Глава 2. Методологический аспект современных проблем наземных геохимических поисков нефти и газа 54
2.1. Геологические основы наземных геохимических нефтегазопоисковых методов 54
2.2. Обоснование оптимального набора параметров геохимического картирования. 75
2.3. Проявления залежей нефти и газа в поверхностных геохимических полях 91
2.4. Геохимические критерии оценки нефтегазоносности площадей и геологических объектов (распознование «образа залежей») 127
Глава 3. Технологические аспекты современных проблем наземных геохимических нефтегазопоисковых методов 149
3.1. Выбор среды опробования при постановке наземных геохимических нефтегазопоисковых работ 150
3.2. Опыт адаптации серийного аналитического оборудования к потребностям газовой геохимической съемки. 160
3.3. Особенности градуировки хроматографа при работе со сверхмалыми концентрациями метана и его гомологов. 168
Глава 4. Анализ эффективности газогеохимических нефтегазо- поисковых работ по методике и рекомендации по их применению в геологоразведочном процессе 173
4.1. Методические и опытно-промышленные работы, проведенные в ходе становления методики 173
4.2. Опыт геохимических геологоразведочных работ промышленного характера 176
4.3. Оценка экономической эффективности предложенной методики наземных геохимических исследований 186
4.4. Обоснование необходимости включения наземных геохимических исследований в стандарт комплекса геологоразведочных работ на нефть и газ. 188
Заключение 196
Литература 199
- История развития наземных геохимических исследований
- Геологические основы наземных геохимических нефтегазопоисковых методов
- Выбор среды опробования при постановке наземных геохимических нефтегазопоисковых работ
Введение к работе
Изучение полей концентраций нафтидогенных газов в поверхностных природных сорбентах (снег, ил, грунт) традиционно является основным элементом большинства наземных геохимических методов поисков месторождений углеводородов (НГМПМ УВ). В той или иной форме эти методы использовались для прогноза нефтегазоносности территорий с момента становления нефтегазовой отрасли, и интерес к ним все более усиливается. Это обусловлено тем, что при современном уровне технологического развития, НГМПМ УВ могут решать задачу прямого прогнозирования скоплений нефти и газа до проведения глубокого бурения. Это является коренным методологическим отличием от основного инструмента геологов-нефтяников, - сейсморазведки, которая направлена на обнаружение потенциальных ловушек.
В последние годы геологи - поисковики и разработчики, - все чаще
констатируют недостаточность комплекса поисково-разведочных
мероприятий, проводимых для моделирования объектов, основанного на
геофизических методах исследования осадочного чехла. В основном, это
вызвано необходимостью освоения объектов, неудобных для освоения:
малоамплитудные антиклинальные; неструктурные (барьерные);
глубокопогруженные; содержащие в своем составе тонкослоистые и (или) сложнопостроенные коллекторы (например, кремнисто-карбонатно-глинистые породы верхней юры). Необходимость более детального изучения этих сложнопостроенных объектов связана со значительным исчерпанием фонда перспективных ловушек, открытых в Западной Сибири, в основном, сейсморазведкой, на основе антиклинальной теории.
В условиях, когда все методические усовершенствования сейсморазведки, как поисково-разведочной технологии, наталкиваются на концептуальное ограничение (объект исследования при сейсморазведке - не столько нефтегазоносность, сколько статиграфические и литологические особенности строения разреза), необходим дополнительный метод, включение которого в поисково-разведочный комплекс, даст
принципиальное увеличение надежности прогноза нефтегазоносности территорий и локальных объектов.
Из прямых методов поисков залежей нефти и газа наиболее технологически и методически проработанными на сегодняшний день являются наземные газо-геохимические съемки. Однако, значительный прогресс в техническом и научно-методологическом обеспечении геохимических поисковых работ не привел к их системному внедрению в стандартный геологоразведочный процесс. И хотя на сегодняшний день наблюдается повышение интереса нефтедобывающих компаний к наземным газо-геохимическим съемкам, проводимые многими организациями исследования зачастую не сопровождаются системным подходом к вопросу геологической интерпретации геохимического сигнала.
Технических ограничений для эффективного внедрения наземных съемок в ГРР на сегодняшний день нет. Современные технологии предоставляют огромный выбор техники для решения любых проблем на всех этапах работ - полевые наблюдения, анализ образцов, геолого-математическое моделирование. Для системного включения НГМПМ УВ в геологоразведочный процесс не хватает целостной методики, которая бы включала в себя рациональную и удобную для регламентации технологию полевых, аналитических и камеральных работ. Особенно необходима геологическая модель, связывающая скопление УВ с наземным геохимическим полем, которая могла бы стать ключом к геологической интерпретации результатов наземных исследований.
История НГМПМ УВ начинается с первых месторождений нефти, которые были открыты именно по наземным нефтепроявлениям, а то, что они определялись визуально, а не аппаратными средствами, не имеет принципиального значения. Теоретические представления о формировании ореолов рассеяния начали формироваться в начале ХХ-го века, а в 1932 г наличие газовых ореолов над залежами углеводородов было подтверждено В.А. Соколовым, который обосновал газогеохимический метод поиска промышленных залежей УВ-сырья, и приступил к его промышленному опробованию. Для промышленного применения газовой съемки в 1940 г.
была создана специализированная контора «Нефтегазосъемка», а В.А. Соколов стал ее научным руководителем.
Практическое значение геохимических нефтегазопоисковых работ 30-х - 50-х г.г. прошлого века оценивается позднейшими исследователями невысоко [6], однако важность полученных в этот период данных для становления теории и методики газо-геохимических съемок никем не ставится под сомнение. В трудах В.А. Соколова, Г.Г. Григорьева, Г.А. Могилевского, П. Л. Антонова, Л.И. Померанца, П.М. Туркельтауба, Б.Л. Ясенева были разработаны вопросы теории и практики НГМПМ УВ, послужившие основой для дальнейшей работы в этом направлении.
Бурное развитие теории нефтегазопоисковой геологии и разработка новой газоаналитической аппаратуры в конце 50-х годов логично определило новый этап в развитии НГМПМ УВ, который вылился в создании в 1961 г. Всесоюзного научно-исследовательского института ядерной геофизики и геохимии (ВНИИЯГГ), одной из задач которого была разработка геохимических методов поиска нефтяных и газовых месторождений.
Специалистами ВНИИЯГГ были продолжены исследования в области теории и технологии прямых геохимических поисков. Непосредственно над проблемами наземных газо-геохимических полей работали И.С. Старобинец, А.В. Петухов, Л.М. Зорькин, Н.Н. Ломейко, Г.И. Могилевский, М.К. Калинко, и другие.
Были получены новые данные по фильтрационной составляющей миграционного потока УВ, что заметно продвинуло развитие теоретических основ НГМПМ УВ, был разработаны газогеохимические, гидрогеохимичекие, биохимические показатели нефтегазоносности территрорий и дана оценка информативности каждого из них.
Следует подчеркнуть работы по усовершенствованию технологии отбора геохимических проб из разных сред. Так, 1978 г. Г.А. Могилевским была предложена газо-геохимическая съемка по снегу, как наиболее технологичный вид площадного геохимического опробования [59]. Такие исследования стали возможными с появлением высокочувствительного аналитического оборудования, в частности - газовой хроматографии.
Наряду с ВНИИЯГГ разработкой и опытно-промышленным опробованием наземных газо-геохимических методов занимались ВолгоградНИПИнефть, НВ НИИГГ, ВНИГНИ, Ивано-Франковский институт нефти и газа и другие организации.
В Западной Сибири начало опытно-промышленного опробования НГМПМ УВ можно отнести к 1987 году. Тогда две организации поставили свои работы - ЗапСибНИГНИ (А.В. Рыльков, В.А. Гущин) совместно с ТЭКГРЭ Главтюменьгеологии провел газо-керновую съемку комплексом КГК-100 в ряде нефтегазоносных районах ХМАО, а Институт геологии нефти и газа СО РАН (B.C. Вышемирский) организовал газовую съемку по снежному покрову на Верх-Тарском и Приобском месторождениях.
Фактически, к 90-м годам прошлого столетия были достаточно полно сформулированы физико-химические основы прямых геохимических поисков залежей УВ [19], обосновано их место в геологоразведочном процессе [15], сформированы методические [1, 16] и технологические [5, 25] рекомендации по их проведению. К этому же периоду относится выпуск первого учебного пособия по данной тематике для студентов геологов-нефтяников [8].
Эта огромная работа не завершилась созданием целостной технологии, которую можно было бы включить в стандартный комплекс ГРР. Кроме того, при наличии весьма основательной теоретической базы, не были сформулированы алгоритмы геологической интерпретации геохимического сигнала и принципы его комплексирования с данными по строению осадочного чехла, полученными другими методами.
Тем не менее, были получены ответы на многие методические вопросы. Во-первых, было признано, что диффузионная модель недостаточна для объяснения интенсивности и особенностей пространственного расположения геохимических аномалий относительно залежей, во-вторых, установлен вертикальный характер миграции углеводородов, ее скорость и масштабы. Кроме того, выяснилось, что наибольшей информативностью обладают замеры концентраций предельных углеводородов в инертных поверхностных сорбентах, а информация опосредованных измерений
миграции вещества залежей УВ (ртутные, радиометрические, бактериологические и другие виды съемок) гораздо менее надежна и носит, в лучшем случае, факультативный характер.
Наряду с ответами, к этому же времени были сформулированы и актуальные теоретические и методические проблемы поисковой геохимии. Методико-технологические проблемы сводились в основном, к одному -повышение чувствительности, селективности и скорости аналитических работ. Экспресс-методики обнаружения углеводородов, как правило, не дают должного результата в силу низкой чувствительности, а детальные лабораторные исследования не только увеличивают ресурсоемкость метода, но и ставят под сомнение кондиционность результата в связи с изменениями характеристик образцов со временем. Невозможность качественной обработки за один сезон большого количества пунктов наблюдения обусловила редкую сеть опробования, и, как следствие, ограничило область применения НГМПМ УВ поисково-оценочным этапом.
И все же главные проблемы оставались в области теоретических основ метода. Целый ряд вопросов, связанных с влиянием перекрывающих пород на структуру геохимического сигнала, с формами проявления залежей в поверхностном геохимическом поле, о месте НГМПМ УВ в общем комплексе ГРР и т.п. оказались обусловлены отсутствием целостной миграционной модели, что тесно связано с недоработанностью теории нефтегазообразования и нефтегазонакопления.
Примерно с 1990 г идет непрерывная работа по внедрению газогеохимических поисковых методов в производство уже на коммерческой основе. Новые экономические условия обострили задачу выбора оптимального набора геохимических параметров, а так же выработки рационального технологического цикла отбора и первичной обработки проб.
В первые годы XXI в. работы по применению НГМПМ УВ в России проводили ВНИИОкеангеология, ВСЕГЕИ, Горный институт УрО РАН, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН, ЗапСибНИГНИ, ИГиГ АН СССР, ИГНГ (в составе ОИГГМ СО РАН), СНИИГГиМС, ЗАО "Пангея", и другие организации. (В.Б. Арчегов, Б.А.
Бачурин, СП. Верес, B.C. Вышемирский, СИ, Голышев, В.А. Гущин, В.П. Исаев, В.А. Кринин, А.Р. Курчиков, Ф.Д. Лазарев, А.И. Ларичев, В.И. Петрова, Л.П. Рихванов, Ю.М. Столбов, А.Н. Фомин и др.). На севере Западной Сибири в связи с проблемами экологии геохимическую съемку в значительных объемах выполняли организации ОАО "Газпром". Наземные и дистанционные методы поисков месторождений углеводородов получили развитие в ряде стран Западной Европы (Великобритания, Германия, Голландия, Франция), Америки (Канада, США), в Китае.
Современное состояние НГМПМ УВ и их основные проблемы были наиболее полно сформулированы на Всероссийском совещании "Эффективность и целесообразность применения наземных геохимических методов при проведении региональных и поисковых работ на нефть и газ на территории Российской Федерации", которое состоялось 25-26 мая 2005 г. в г. Новосибирске в Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии СО РАН им. А.А.Трофимука.
В частности было отмечено, что «Целесообразность и эффективность таких работ, как правило, в необходимой степени не обоснована. Набор наземных и дистанционных методов и рекомендуемых для измерения параметров исключительно разнообразен, а достоверные данные об информативности ряда предполагаемых модификаций для нефтегазопоисковых целей отсутствуют. В докладах и выступлениях не прозвучали ответы на некоторые из перечисленных выше вопросов, были высказаны замечания в части существующей практики применения НГМПМ УВ. Важнейшие из них состоят в следующем:
в "Положении об этапах и стадиях геолого-разведочных работ" отсутствует четкая регламентация геохимических методов, как обязательного элемента геолого-разведочного процесса, существенно повышающего эффективность региональных и поисковых работ;
отсутствуют регламенты систем наблюдения геохимических параметров, рекомендации в части плотности наблюдений на региональном, поисковом, разведочном этапах;
методические указания в части оптимального в каждом
конкретном регионе набора замеряемых параметров отсутствуют; во многих работах число замеряемых геохимических параметров неоправданно завышено без необходимого теоретического обоснования, что ведет к завышению стоимости работ, снижает их эффективность, подрывает доверие к рекомендациям исполнителей этих работ;
отсутствует четкий регламент обоснования технологии проведения работ в конкретных геологических условиях (сезоны года, типы проб для исследования, способы и приемы отбора, хранения и транспортировки геохимических проб, замера параметров);
аппаратурно-аналитическое обеспечение полевых геохимических исследований в последние годы модернизируется недостаточно;
6)отсутствует единая методика статистической обработки геохимических данных и выделения аномалий на уровне фона;»[69].
В лаборатории геотехнологий ЗапСибИПГНГ ТюмГНГУ (бывший ЗапСибНИГНИ), коллектив которой занимается проблемами геохимических поисков с 1987 года, накоплен материал, достаточный для того, чтобы в значительной мере ответить на эти и некоторые другие актуальные вопросы, связанные с промышленным внедрением газо-геохимических нефтепоисковых методов.
Данная работа ставит своей целью повышение эффективности геохимических методов поиска залежей нефти и газа в различных геолого-геохимических условиях. Для достижения поставленной цели следует на основе данных по строению наземных геохимических полей на территориях с различными геологическими условиями решить следующие задачи:
1. Выявить геохимические критерии нефтегазоносности территорий и
локальных объектов на основе сравнительного анализа геохимических полей
неперспективных территорий и открытых месторождений в условиях
различных нефтегазоносных областей (НТО) Западной Сибири;
2. Выработать подходы к интерпретации геохимического сигнала,
позволяющие комплексировать данные поисковой геохимии с данными по
строению осадочного чехла, полученными сейсморазведкой, для повышения
надежности прогноза геологических границ;
3. Подготовить методические рекомендации по постановке наземных
геохимических съемок на различных стадиях геологоразведочных работ;
4. Усовершенствовать технологию аналитического изучения
природных газов в области их микроконцентраций;
Для решения поставленных задач был изучен и систематизирован материал, опубликованный с момента зарождения газо-геохимических методов по настоящее время, и проведен анализ современного состояния вопроса в России и за рубежом. Основной базой для решения перечисленных задач явились данные, полученные в ходе опытно-методических и производственных нефтегазопоисковых работ методом газовой съемки по снегу и донным отложениям. Исследования проводились лабораторией геотехнологий ЗапСибИПГНГ ТюмГНГУ и ООО «ЭКСИС» в рамках договоров с различными компаниями-недропользователями при непосредственном участии автора, как в процессе полевых работ, так и при интерпретации полученных данных.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Выявлены характеристики наземных геохимических полей продуктивных и непродуктивных территорий Западной Сибири на основе опыта геохимических исследований в пределах более чем двадцати участков;
Предложена миграционная модель, позволяющая связать поверхностные геохимические поля с нефтегазоносностью осадочного чехла;
Предложены основные принципы комплексной интерпретации геохимического сигнала и данных сейсморазведочных работ, позволяющие прогнозировать контур продуктивности залежей;
Предложены технологические приемы камеральной обработки геохимических проб, повышающие эффективность геохимических съемок.
Защищаемые положения:
1. Разработана миграционная модель, характеризующая
функциональные связи между строением осадочного чехла (включая нефтегазонасыщенность коллекторов и эффективность
экранирующих пород-покрышек), с особенностями изменения наземного геохимического ПОЛЯ.
Предложенные принципы интерпретации результатов наземных геохимических работ позволяют существенно повысить надежность выделения нефтегазоперспективных объектов и оптимизировать заложение поисковых, разведочных, а в некоторых случаях, и эксплуатационных скважин.
Новая технология организации и проведения геохимических съемок существенно повышает их геологическую и экономическую эффективность, что делает возможным включение их в общий цикл геологоразведочных работ на нефть и газ.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы были многократно изложены на научно-практических конференциях, посвященных проблемам нефтегазоносиости недр Западной Сибири: на шестой научно-практической конференции «Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО». в Ханты-Мансийске (2003, 2007 г.г.), на конференции «XVII Губкинские чтения. Нефтегазовая геологическая наука - XXI век.», Москва, (2004 г), на научно-практической конференции «Перспективы нефтегазоносиости Западно-Сибирской нефтегазовой провинции» Тюмень, (2004 г), на научно-практической конференции «Состояние, тенденции и проблемы развития нефтегазового потенциала Тюменской области», Тюмень, (2005 г.); на всероссийском совещании «Эффективность и целесообразность применения наземных геохимических методов при проведении региональных и поисковых работ на нефть и газ на территории РФ», Новосибирск, (2005 г).
Так же основные положения диссертационной работы были опубликованы в журнале «Горные ведомости» № 4 за 2005 г. и Известиях ВУЗов. Нефть и газ № 2 за 2008 г.
Данная работа проведена в лаборатории геотехнологий ЗапСибИПГНГ под руководством кандидата геолого-минералогических наук, член-корреспондента РАЕН, профессора, заслуженного геолога России А.В. Рылькова, которому автор выражает искреннюю благодарность за поддержку и ценные консультации.
Автор благодарит заведующего лабораторией геотехнологий, доктора гео лого-минералогических наук В. А. Гущина, под непосредственным руководством которого были осуществлены опытно-методические и промышленные геохимические исследования за помощь и поддержку.
Автор благодарит сотрудников лаборатории геотехнологий Н. И. Крапивину и Л.А. Семенову, и работников полевой партии ООО «ЭКСИС» -А.И. Битехтина, Е.В. Орлековского, А.Д. Заватского, С.А. Кравчука, А.В. Рещикова и других - за плодотворное сотрудничество.
Автор глубоко признателен за любезно предоставленную геологическую информацию И.М. Косу, В.А. Шерстнову, В.М. Карапетянцу, Г.А. Конаныхину, С.Г. Крекнину, Д.Л. Воронкову, А.Ю. Прохорову, и другим геологам фирм-недропользователей.
История развития наземных геохимических исследований
Использование наземных нефте- и газопроявлений в хозяйственных целях человека датируется примерно третьим тысячелетием до н. э. Ископаемые углеводороды (нефть, битум, асфальт) используемые в хозяйстве древних ближневосточных и античной цивилизаций, добывались в местах их естественного входа на поверхность. С тех пор и до становления нефтегазопоисковой геологии, как отрасли научного знания в первой половине XX века, все месторождения нефти и газа были открыты по наземным нефте- (газо) проявлениям, обнаруженным визуально [65]. Это утверждение справедливо не только для случаев шахтной технологии добычи нефти, когда добывные колодцы закладывались непосредственно в местах выходов УВ, но и в случае более современной - скважинной технологии добычи, получившей свое развитие со второй половины XIX века. Первые продуктивные скважины в Канаде (1857г.), США (1859 г.), Европе (1860г.), России (1871 г.) были заложены вблизи известных выходов углеводородов на поверхность [61]. Впервые научное обоснование поисков залежей полезных ископаемых, в том числе, нефти и газа, по ореолам рассеивания было предложено в начале XX в. В.И. Вернадским. Системное изучение методологии НГМПМ УВ следует отнести к 1929 г., когда В.А. Соколовым был предложен прямой метод поисков месторождений нефти и газа, основанный на выявлении в породах, перекрывающих залежи аномальных концентраций жидких и газообразных углеводородов - газовая съемка. Тогда при поддержке И.М. Губкина в Московском нефтяном институте была создана лаборатория для создания аппаратуры анализа микроколичеств углеводородных газов (УВГ) и опытного опробования предложенного метода, о результатах работы которой В.А. Соколов доложил на совещании геологов в 1933 г. в Баку. В 1934 - 1936 гг. газовая съемка была поставлена рядом организаций на Северном Кавказе и Азербайджане. Начальный период становления прямых геохимических поисков характеризуется большим разнообразием показателей, используемых исследователями для картирования зон парагенезиса, появление которых обусловлено влиянием углеводородной залежи. Кроме газовой съемки в 1936 г. В.А. Ковда и П.С. Славин предложили использовать в качестве показателя нефтегазоносности изменения солевого состава почв и подпочвенного слоя современных отложений, произошедшие под влиянием мигрировавшего потока УВ. В 1937 г. Г.А. Могилевский установил наличие над нефтяным месторождением в УССР пропан-бутан-окисляющих бактерий. В этот же период обосновывается поисковое значение окислительно- восстановительного потенциала пород (В.Э. Левенсон, 1936), проводятся гидрогеохимические (В.А. Сулин, 1935), и люминисцентно-битуминологические (В.А. Фроловская, 1935 г.) исследования. Определенным парадоксом является то, что, несмотря на априорную вторичность сопутствующих показателей геохимического парагенезиса и неоднократно доказанную полигенность аномалий их распространения, многие виды такого рода НГМГТМ УВ существуют до сих пор. В условиях отсутствия высокочувствительной аппаратуры [56], замер кумулятивного вторичного сигнала, который являлся результатом долговременного влияния миграционного потока, представлялся оправданным. После широкого распространения газовой хроматографии (порог определения - около 10"8 -10"10 %) [22] к 60-м годам прошлого века основное технологическое ограничение с газовой съемки было снято, и повышенный интерес к съемкам по вторичным показателям (биогеохимия, электрогеохимия, радиометрия и другие) представляется неоправданным. Несмотря на несовершенство аппаратурной базы, метод газовой съемки В.А. Соколова получил максимальное развитие в силу своей максимальной информативности. Для промышленного применения газовой съемки в 1940 г. была создана специализированная контора «Нефтегазосъемка», а В.А. Соколов стал ее научным руководителем. Геологическая эффективность работ, проведенных «Нефтегазосъемкой» для того времени была весьма высока - оценка перспектив площадей (как отрицательная, так и положительная) подтвердилась бурением приблизительно в 70% случаев [56]. Конечно, следует учесть поисково-оценочную направленность работ тех лет: исследования характеризовали площадь в целом, и данных о количестве скважин, пробуренных для подтверждения или опровержения прогноза, нет. Видимо, с этим связана довольно скептическая характеристика прикладного значения геохимических работ тридцатых - сороковых годов, данная позднейшими исследователями [6]. Из зарубежных исследователей этого периода значительный вклад в становление І МПМ УВ внесли Г. Лаубмейер, X. Хобсон, Л. Хорвиц (США), а отцом американской поисковой геохимии считают Людвига В. Блау, который на основе идей В.А. Соколова и Г. Лаубмейера создал уже в конце 30-х годов технологию, вполне применимую для постановки НГМПМ УВ в коммерческом варианте [71]. Примечательно, что, если классики американской геологии и геохимии нефти и газа однозначно отдают приоритет в данной области В.А. Соколову, Г.А. Могилевскому и советской геохимической школе в целом [65], то современные американские геохимики считают приоритетными работы Г. Лаубмейера, а Соколова - его более удачливым интерпретатором [70]. Впрочем, успешность работ зарубежных коллег серьезно отставала от таковой в СССР, о чем свидетельствует Мартин Дэвидсон: «GSI (Geochemical Surveys Inc) был чрезвычайно успешной компанией. С 1942 по 1981 г.г. бурение на 174-х геохимических аномалиях привело к открытию 38-и месторождений (из которых 22 - залегали в антиклинальных ловушках), то есть, коэффициент открытия составлял 21.8%» [70]. Как в советской, так и в зарубежных геохимических школах того периода отмечаются примерно одни и те же проблемы. В первую очередь, это конечно, несовершенство технологий отбора, обработки и анализа проб.
Геологические основы наземных геохимических нефтегазопоисковых методов
80-тилетняя практика НГМПМ УВ показывает, что все месторождения нефти и газа проявляют себя разного рода аномалиями в вещественном составе приповерхностных сред, однако не все аномалии являются отражением промышленной нефтегазоносности осадочного чехла. Кроме того, уверенно можно говорить о том, что даже те аномалии, которые связаны с продуктивностью недр, зачастую геометрически не тождественны контуру месторождения. Эти факты говорят о том, что достоверная интерпретация геохимических полей невозможна без рассмотрения геологического механизма их формирования с точки зрения современной геофлюидодинамики.
Несоответствие форм аномалий геометрии залежи было замечено еще В.А. Соколовым (1930, 1950). Тогда эти эффекты объяснялись в основном, разломами в осадочном чехле и смещением диффузионного потока УВ под воздействием латерального перемещения флюида вверх по напластованию (рис. 2.1) [56]. К концу прошлого столетия представления о влиянии надпродуктивного комплекса на миграционный поток детализировались и оформились в диффузионно-фильтрационную модель, хорошо описанную в сборнике [64], которую следует признать наиболее обоснованной на то время.
Данная модель предусматривает связь геохимических аномалий не только с макроразломами тектонического генезиса, но и со вторичной микротрещиноватостью пород надпродуктивного комплекса, сопровождающей формирование антиклинальной складки: «Анализ геологических материалов по многим районам показал, что при росте складок поперечного изгибания на ее крыльях возникают максимумы касательных напряжений.
Другой, менее выразительный, максимум образуется в своде на начальной стадии роста, и если ширина поднятия больше мощности деформируемой толщи, то этот максимум раздваивается. В процессе образования складки продольного изгибания максимальные касательные напряжения также возникают на крыльях складки и дополнительно в основании сформированной структуры. На участках максимальных касательных напряжений отмечается снижение всестороннего сжатия и развитие трещиноватости на всех ранговых уровнях: микро-, макро- и мегатрещиноватости, При этом зоны нарушения сплошности среды (разломы) характеризуются сложной структурой сопряженных кулис и ортогональных систем трещиноватости различных рангов. Субвертикальное развитие зон происходит в направлении, близком к перпендикуляру склона. В горизонтальной проекции чередующиеся крыльевые зоны концентрически окаймляют свод антиклинальной структуры, образуя зонально-кольцеобразную аномалию уплотнения и разуплотнения горных пород» [64]. Это обуславливает приуроченность аномалий геофизических и геохимических полей к крыльевым зонам антиклинальных ловушек (рис. 2.2) и их концентрическую зональность распрост. В целом, модель формирования газовых аномалий, связанных с залежами разных типов представлена на рис. 2.3.
Как видно из рисунка, такая модель предусматривает , в случае структурной пластово-сводовой залежи образование сплошной площадной аномалии над всем месторождением с концентрически ориентированными вариациями содержания УВГ со слабо выраженными максимумами на периферии ловушки в пределах продуктивной площади. В случае неструктурной тектонически-экранированной залежи предполагается смещение основного геохимического сигнала относительно источника вверх по восстанию вышележащих проницаемых пластов. Вертикальная миграция в последнем случае предусматривается только при наличии тектонических нарушений.
Такая модель могла появиться при генерализации данных редкой сети наблюдений при опробовании опорных геохимических горизонтов, где теоретически возможно проявление сглаживающего эффекта диффузионной составляющей миграционного потока. Детальные наземные исследования показывают несколько иную картину (рис. 2.4).
В 2006 г. нашим коллективом было проведено геохимическое картирование методом ГСС потенциально нефтегазоносной Шугинской структуры (ЯНАО) по профильной системе наблюдений с шагом отбора 100 м. Ыа представленной диаграмме видно, что содержание, как метана, так и его гомологов, изменяется дискретно: на расстоянии 100 м сигнал может меняться более чем на порядок. Наиболее контрастные аномалии приурочены к дизъюнктивным нарушениям на куполе структуры, однако ряд локальных максимумов не может быть объяснен разломной тектоникой.
Выбор среды опробования при постановке наземных геохимических нефтегазопоисковых работ
Задачей нефтегазопоисковых геохимических исследований является определение интенсивности и качественного состава газового потока из залежи до дневной поверхности, поэтому объектом исследования может являться любой сорбент, накапливающий вещество из этого миграционного потока. Таким образом, средой опробования может являться грунт, снег, воды артезианских источников, донные отложения водоемов (илы), искусственные сорбенты.
Из перечисленных сред опробования в условиях Западной Сибири особое значение имеют грунт и снег, так как только по ним можно провести площадные работы по заданной регулярной сети наблюдений с любой степенью детальности.
Уже первые геохимические исследования ЗапСибНИГНИ образцов керна из неглубоких скважин, пробуренные комплексом КГК-100 (1987 -1989), проб из снежного покрова и илов (1990 - 1991), показали, что увеличение глубины зондирования до нескольких десятков метров не дает принципиального увеличения геологической информативности относительно сред опробования на контакте литосферы и атмосферы. Кроме того, исследовательский комплекс КГК-100, и подобные ему, базируется на автомобильном шасси, что существенно ограничивает возможности использования данной методики на территориях со слабо развитой дорожной сетью. Исходя из этих, и других, чисто экономических, соображений, в настоящее время при грунтовых съемках, пробы отбираются, как правило, параллельно с сейсморазведочными работами из технологических скважин, забуриваемых под источники акустического сигнала (глубина 2 — 5 м.)
Как накопитель геохимического сигнала, грунт интересен тем, что ввиду длительного нахождения под действием миграционного потока, накапливает максимальную концентрацию УВГ, причем это будет геохимический сигнал, интегрированный за очень длительный период. Теоретически," концентрации УВГ в грунте должны быть гораздо выше, чем в снежном покрове, что снизило бы требования к чувствительности аналитической аппаратуры и позволило бы использование экспресс-методик определения УВГ. Однако, предположение о повышенной насыщенности грунта целевыми компонентами относительно снежного покрова не подтверждается экспериментально.
Нами в 2006 г были проведены методические исследования на Шугинской площади, где одновременно были отобраны пробы снега и шлама буровзрывных скважин. Пробы грунта отбирались в полиэтиленовые пакеты и хранились до лабораторных исследований при отрицательной температуре. В лаборатории пробы грунта (1 - 1,2 кг) помещались в стеклянные банки, заливались концентрированным раствором NaCl для вытеснения атмосферного воздуха и подвергалась термовакуумной дегазации при t = 70С и Р = -0,9 атм. при помощи полевого дегазационного прибора (ПДП) [48]. Вакуумная нагрузка на образец подавалась с помощью перфоратора, конструкции ЗапСибНИГНИ (рис. 3.1). Десорбированный газ переводился в газоотборник-барбатер, затвором служил концентрированный раствор NaCl. До анализа пробы хранились в холодильнике, при t = 0 - 3С не более 2-х суток.
Пробы снега отбирались из приземного слоя снежного покрова в банки емкостью 180 мл с герметично завинчивающейся крышкой, приспособленной для дегазации. Пробы до анализа хранились при отрицательной температуре не более семи суток.
Всего, с целью геохимического картирования было отобрано 1300 проб снега, из них 12 пунктов наблюдения было продублировано отбором проб грунта. Исследования показали, что насыщенность снега и грунта метаном и его гомологами весьма разная по характеру (таб. 3.1).
