ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ НЕФТЕГАЗОПОИСКОВОЙ ГЕОХИМИИ

Геохимические методы поисков месторождений нефти и газа основываются на выявлении аномалий, образующихся за счет непрерывного процесса диффузионного, инфильтрационного и капельно-пузырькового струйного массопереноса углеводородов от глубинных углеводородных скоплений на всех уровнях геологического разреза непосредственно над залежами, в породах, перекрывающих залежи. В нижней и верхней геохимических зонах фиксируются изменения геологической среды под воздействием УВ — микроэлементного и минерального состава горных пород и пластовых вод, и формируются аномальные концентрационные поля углеводородов, в том числе на поверхности Земли.

ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ МЕТОДОВ

Миграция углеводородов (в основном, в газообразном, в меньшей степени, в парообразном и жидком состояниях) от залежей происходит, по данным большинства исследователей, двумя способами: посредством диффузии или миграции (фильтрации). В результате диффузии происходит относительное распределение углеводородных газов снизу вверх по разрезу. Чем плотнее порода и чем ниже ее коллекторские свойства, тем медленнее происходит процесс диффузии, т.е. меньше коэффициент диффузии. Поскольку последний при прочих равных условиях снижается с ростом молекулярной массы углеводорода, то газы, прошедшие большее расстояние от источника, обогащаются низкомолекулярными компонентами.

Миграция от залежей происходит посредством фильтрации по порам пород, микротрещинам (ослабленным зонам) и тектоническим нарушениям. Здесь определенную роль играют процессы селективной сорбции породами различных углеводородов и селективного их растворения в флюидальной системе. В этом случае при движении смеси углеводородов она в значительной мере подвергается процессу хроматографической дифференциации, которая приводит к обогащению мигрирующего газа относительно легкокипящими фракциями и изосоединениями вследствие того, что сорбция углеводородов породами возрастает с увеличением молекулярной массы компонента и больше у нормальных соединений по сравнению с их разветвленными изомерами. Некоторые мигрирующие УВ-компо-ненты в значительных концентрациях содержатся только в залежах нефти и газа, поэтому их присутствие в поверхностных отложениях является прямым признаком наличия месторождений в недрах.

Обоснование принципиально нового метода поиска нефти и газа — геохимического метода, основанного на непосредственной фиксации вблизи дневной поверхности микронефтегазопрояв-лений от залежи, находящейся на глубине, впервые было представлено в 1931 г. В.А. Соколовым на нефтяной конференции в Баку. Первоначально этот метод был назван газовой съемкой и основан на представлениях о диффузно-фильтрационном массопереносе углеводородов из залежи к поверхности осадочного чехла. Он был предложен в качестве экспериментального метода для определения полей концентраций углеводородных газов над нефтяными площадями Апшерона и Поволжья.

В 1935 г. В.А. Соколов дал теоретическое обоснование метода газовой съемки, рассмотрел различные ее модификации, описал методику ведения полевых работ, аппаратуру и методы интерпретации материалов. Для развития предложенного метода в 1940 г. была создана специальная организация «Нефтегазосъемка», где В.А. Соколов вел научную работу по усовершенствованию метода и газоаналитической аппаратуры. Полевые съемочные работы велись в Прикаспийской впадине, Заволжье, Средней Азии.

В середине 1920-х гг. был предложен еще один метод поиска залежей нефти и газа — радиометрическая съемка, основанная на выявлении радиогеохимических аномалий по радию и радону, однако широкого применения данный метод не нашел ввиду его малой глубинности.

В 1948 г. вышла монография «Очерки генезиса нефти» В.А. Соколова, в которой законы физики и химии он увязал с проблемой происхождения нефти. Впервые в геологию нефти и газа были введены такие понятия, как катализ, гидрогенизация, термодинамика процесса; создана геохимическая теория превращения органического вещества (ОВ) и образования нефти.

В.А. Соколов сформулировал понятие о вертикальной зональности нефтегазообразования, обосновывая неизбежность появления на довольно больших глубинах газоконденсатных залежей, а ниже — только газовых и газоконденсатных, рассмотрел проблему миграции нефти и газа и формирование их скоплений.

В дальнейшем на базе треста «Нефтегазосъемка» в 1960 г. был создан Институт геофизических и геохимических методов разведки,

в котором В.А. Соколов продолжал работы по совершенствованию методики и аппаратуры ведения геохимической съемки. Во время работы в указанном институте был опубликован ряд его монографий [61]: в 1965 г. — «Процессы образования и миграции нефти и газа», в 1966 г. — «Геохимия газов земной коры и атмосферы», в 1971 г. — «Геохимия природных газов», где детально описаны газы всех геосфер Земли, особенности процессов нефтегазообразо-вания и миграции.

В 1970-х гг. в результате геохимических нефтегазопоисковых работ было выявлено около 320 аномалийных зон, перспективных для постановки детальных геолого-поисковых работ и глубокого бурения, 46 из которых были проверены бурением. Геохимические поиски проводились в то время на Южном Мангышлаке, Бузачинском своде, Сибирской платформе, Тунгусском бассейне, в Средней Азии, где по результатам геохимических работ были даны рекомендации о вводе отдельных структур в глубокое бурение или об их бесперспективности (площади Кыздар, Шалва Западного Казахстана).

В 1978 г. Г.А. Могилевский предложил методику ведения геохимической съемки по снежному покрову, которую впервые осуществил в Западной Сибири В.С. Вышемирский в 1987 г.

В истории развития геохимических поисков нефти и газа можно выделить три основных этапа:

  • • I этап охватывает 1920-е — 1970 гг.;
  • • II этап — 1970-е — 1990-е гг.;
  • • III этап — 1990-е гг. — настоящее время.

Первым двум этапам присущи следующие особенности. На первом этапе теоретические исследования осуществлялись в основном с целью научного обоснования ГПНГ как разновидности геологоразведочных работ. Теории и практике геохимических поисков месторождений нефти и газа как самостоятельной науке уделялось значительно меньше внимания.

На втором этапе осуществлялась абсолютизация диффузии, т.е. диффузионному массопереносу приписывалась решающая роль в формировании полей аномальных концентраций газов над скоплениями нефти и газа, в то время как процессы фильтрации практически не исследовались. Отдавалось предпочтение теории миграции. Процессы генерации, аккумуляции, диссипации углеводородов, являющиеся составными элементами целостного механизма формирования газового поля в системе атмосфера — гидросфера — литосфера, изучались недостаточно. Вследствие этого все более или менее контрастные аномалии углеводородов связывались ю

с наличием залежи нефти и газа. Обилие «ложных аномалий», образованных за счет источников углеводородов (микробактериальная деструкция ОВ), отличных по своей природе от скоплений нефти и газа, приводило к тому, что при проверке их поисковым бурением не было открыто сколь-нибудь значительных скоплений нефти и газа.

На третьем этапе в последней четверти XX в. огромную роль в развитии геохимических методов сыграли достижения в области аналитической и электронно-вычислительной техники, появление и внедрение экспрессных высокоинформативных методов изучения ОВ пород, таких как метод Рок-Эвал (Rock-Eval); исследования молекулярного и изотопого состава газов, нефтей и битумоидов с помощью капиллярной газовой хроматографии; хромато-масс-спектрометрии (биомаркерный анализ) в сочетании с изотопией; моделирование процессов образования и накопления нефти и газа. Это повысило достоверность и информативность геохимических методов в общем комплексе геологоразведочных работ на нефть и газ.

Достижения в области разработки высокочувствительной аналитической техники способствовали появлению в 1980-х — 1990-х гг. новых видов геохимических методов (исследования донных отложений морей, гидрогазовая съемка), как для прямых поисков залежей УВ на глубине, так и для моделирования генерационноаккумуляционных УВ-систем в акваториях на основании геохимического изучения выхода газов и нефтей. Появление приборов, позволяющих анализировать УВ при очень низких концентрациях типа «Цвет» в осадках (до 1 ppm), дало возможность наряду с газами проводить исследования высокомолекулярных УВ. В результате работ по многим акваториям был разработан комплекс стандартных геохимических исследований придонных отложений, включающий метод суммарной сканируемой флюоресценции (TSF), позволяющий давать быструю полукачественную оценку суммарного содержания типичных для нефтей или газоконденсатов ароматических У В в осадках с низким содержанием незрелого О В, выявлять аномалии, связанные с наличием мигрировавших с глубин термогенных ароматических УВ.

В отличие от других геологических методов геохимические методы базируются на изучении пространственных закономерностей распространения и эволюции геохимических полей, на теоретических предпосылках об условиях образования, формирования и расформирования скоплений нефти и газа, закономерностей их генерации и размещения в земной коре. Эти обстоятельства накладывают определенный отпечаток на теоретическую, методическую, информационную и организационную базы геохимических поисков. При проведении прямых поисков в разрезе осадочных пород выделяют четыре геохимические зоны:

  • 1) поверхность земли до уровня грунтовых вод (зона аэрации);
  • 2) верхняя зона — зона активного водо- и газообмена характеризуется интенсивным развитием окислительных процессов и наличием аэробных микроорганизмов, утилизирующих УВ, нижняя граница которой определяется глинистым водоупором;
  • 3) нижняя зона располагается гипсометрически ниже регионального базиса эрозии или первой регионально выдержанной покрышки, отличается резким замедлением водогазообмена, значительно большей информативностью газогеохимических показателей по сравнению с верхней зоной;
  • 4) первичная зона расположения продуктивных горизонтов (зона залегания залежей нефти и газа).

Главными особенностями, определяющими специфику геохимических поисков нефти и газа, являются: пространственное распространение преимущественно эпигенетичных газовых полей, вероятностный характер результатов исследований — т.е. результаты ГПНГ либо могут выявить газовые аномалии и превысить все ожидания, либо привести к ничтожному эффекту. При наличии в недрах месторождений нефти и газа концентрация рассеянных У В Г, как правило, возрастает с глубиной, их качественный состав по мере углубления приближается к составу газа в залежи, увеличивается локальная контрастность газовых аномалий и их достоверность.

Уникальность геохимического исследования обусловлена:

  • • невозможностью адекватного воспроизведения повторно;
  • • комплексированием и специализацией исследований, вытекающих из единства территории и объекта поисков при геохимических и геофизических работах на нефть и газ;
  • • масштабностью и трудностью исследований вследствие значительно и часто разобщенных и расположенных в различных геологических и климатических зонах территорий;
  • • научно-производственным характером исследований;
  • • плановостью исследований;
  • • невозможностью восстановления природного процесса, приводящего к появлению аномальных полей концентраций геохимических элементов;
  • • сложностью комплексирования полевых и лабораторных исследований;
  • • стадийностью проведения геохимических поисковых работ в целесообразной последовательности. При этом от более ранних этапов работ к более поздним возрастает детальность изучения объектов, объем геохимической информации и достоверность данных.

Геохимические методы поиска месторождений полезных ископаемых представляют собой отдельную геологическую дисциплину, важнейшей задачей которой является выявление углеводородных аномальных концентраций и подготовка площадей (аномалий) к поисковому бурению. Геохимическую аномалию можно считать подготовленной к бурению, если она:

  • • оконтурена в соответствии с требованиями, обеспечивающими достаточную точность построения карт, отражающих геоморфологию, геохимию, генетический тип геохимических объектов и направление миграции полеобразующих геохимических элементов;
  • • прослежена не менее чем по двум геохимическим горизонтам нижней зоны поискового зондирования;
  • • приурочена к месту нахождения ловушки, подтвержденной впоследствии геолого-геофизическими методами;
  • • образована преимущественно эпигенетичными углеводородами, мигрировавшими из прогнозируемой залежи, наличие которой в недрах подтверждается дополнительными нефтегазопоисковыми критериями, в том числе водоорганическими комплексами (бензол, фенол и др.).

Геохимические методы должны сочетаться с геофизическими и промысловыми исследованиями и находить широкое применение при решении ряда практических задач, связанных с разведкой, оценкой, разработкой месторождений и добычей сырья. Этот вид геохимических исследований иногда выделяется в самостоятельное направление — резервуарную геохимию, задачами которой являются определение протяженности резервуара, корреляция продуктивных пластов, определение экранирующей или флюидопроводящей роли разломов, идентификация работающего пласта и т.д.

Потенциальные возможности геохимических методов используются недостаточно широко. Залогом успешного применения геохимических методов (кроме наличия современной аналитической техники) является их интегрирование с другими геологическими и геофизическими исследованиями. Учитывая то обстоятельство, что исследования в области органической геохимии относительно недороги, представляется целесообразным широкое эффективное внедрение геохимических методов в общий комплекс работ на нефть и газ на всех этапах и стадиях ГРР в регионах России, где в настоящее время они используются очень мало и часто изолированы от других методов исследований, особенно в труднодоступной для техники местности, в Заполярье, в морских акваториях.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >