ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОИСКИ МОРСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА

В настоящее время большое внимание уделяется поискам углеводородного сырья на морских акваториях. Это связано с истощением нефтегазовых ресурсов на суше, удорожанием разведочных и эксплуатационных работ в связи с поиском залежей на более глубоких горизонтах до 5—7 км.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МОРСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

Геохимические морские исследования на акваториях с целью оценки региональной геохимической обстановки включают:

  • • бурение морских геохимических скважин глубиной от 0,5 м до 4 м с отбором керна и проб грунта;
  • • проведение геохимической гидрогазовой съемки с густотой наблюдений по сети 5x5, 2х2и1х1 км;
  • • непрерывное геохимическое профилирование по водному слою (гидрогазосъемки);
  • • определение содержания газа в донных осадках, извлекаемых с помощью вибрационной бурильной трубки, донных грунтовых трубок, дночерпателей;
  • • составление среднемасштабной геохимической карты, на которой на общем фоне отмечаются аномалии различной интенсивности по метану, пропану или сумме тяжелых УВГ;
  • • интерпретацию и оценку выявленных аномалий;
  • • изучение качественного и количественного состава газовой фазы донных отложений;
  • • химико-битуминологические, пиролитические исследования органического вещества осадков;
  • • минералогический и фракционный состав и карбонатность донных осадков, анализ песчано-алевритовой фракции;
  • • непрерывное донное опробование донных грунтов и водной толщи с отбором проб грунта вибропоршневой трубкой из скважин глубиной от 0,5 до 4 м;
  • • грунтовую геохимическую съемку масштаба 1 : 50000 с густотой наблюдений по сети 5х5,2х2и1х1кмс целью оценки региональной геохимической обстановки (определение содержания газа в донных осадках);
  • • отбор и анализ донных проб грунта и придонных толщ воды на молекулярном, элементном и изотопном уровнях с применением пробоотборников различной конструкции, эхолотов, хроматографов, масс-спектрометров;
  • • отбор и анализ газовых проб с применением вакуумно-механической, прямой дегазации или методов фазового равновесия для проведения количественных анализов содержания УВГ и НУВ газов;
  • • люминесцентно-битуминологические, геомикробиологические (определения УВ окисляющих микроорганизмов) исследования;
  • • газовую хроматографию — разделение извлеченного газа на фракции, определение суммарного содержания УВГ и отдельного компонента смеси;
  • • газогеофизические исследования газоносности разреза осадочной толщи донных отложений для обнаружения приповерхностных залежей газа;
  • • сейсмоакустическое профилирование.

Основным критерием для выбора места геохимических работ является геофизический прогноз. Однако даже в хорошо изученных районах до 50% морских скважин не вскрывают залежь в связи с тем, что геофизические характеристики отражают суммарный эффект физических параметров переслаивающихся пород и интерпретация их часто не однозначна. Например, прямые эффекты отрицательных отражений, сейсмические амплитудные аномалии возникают при низком и высоком газонасыщении песчаных слоев, а также при наличии угольных пластов. Отличить газоносный пласт от угольного пласта можно только по структурным признакам. Газоводяной контакт на сейсмических профилях выглядит как кажущееся выклинивание горизонта в плане. Геофизическая картина усложняется в районе распространения газогидратов и зон свободной миграции газа [15, 30].

В связи с этим для повышения достоверности интерпретации морских геофизических полей и для прогноза нефтегазовых залежей требуется дополнительная информация, или другой метод, позволяющий определять новые параметры, которые в комплексе с геофизическими, могут повысить эффективность морских поисков.

Таким методом является гидрогазовая съемка, изучающая газогеохимические поля воды и донных осадков морских акваторий, формирование которых связано с потоком вещества, проникающего из недр к поверхности.

Наличие в недрах залежей нефти и газа фиксируется в морской воде и донных осадках в виде газохимических аномалий, т.е. над месторождениями нефти и газа обнаруживаются аномальные поля углеводородных газов. В них содержится метана и тяжелых углеводородов в 10—100 раз больше фоновых концентраций, где залежи отсутствуют. Эта закономерность позволяет использовать аномальные поля углеводородов для прогноза нефтегазовых месторождений на акваториях, а знание природы аномалий позволяет значительно повысить достоверность прогноза месторождений нефти и газа. Следует учесть, что аномалии метана в поверхностных слоях водной толщи часто расположены далеко в стороне от донного источника метана, что значительно затрудняет их использование для прогноза нефтегазовых залежей [16, 17, 19, 21, 41—44, 52, 55, 58, 59].

В придонной воде акваторий над зонами разломов фиксируются газогеохимические поля с аномальными концентрациями метана, водорода, углекислого газа, гелия, если разлом пересекает нефтегазоносную толщу, сейсмо-тектонически активен и имеет глубокое заложение [16—19, 21, 69]. При отсутствии нефтегазоносной толщи из аномального поля исчезает метан; если разлом пассивен — выпадает водород; при неглубоком проникновении разлома, не выходящем за пределы земной коры, в газогеохимическом поле отсутствует гелий. Аномальная концентрация углекислого газа сохраняется во всех случаях. Иными словами, по составу газа, концентрациям газовых компонентов можно оценивать геологическое строение и геологические процессы в зоне разлома [37, 45].

Выявление закономерностей формирования газогеохимических полей и использования их как фундаментальной базы позволяет разработать газогеохимические критерии прогноза и поиска месторождений нефти и газа и геологического картирования в морских условиях. Для определения характера изменения газогеохимических параметров в водной толще и донных отложениях в вертикальном разрезе на морских акваториях необходимо:

  • 1) выделить информативный газогеохимический горизонт, формирование геохимических полей в котором было бы наиболее полно связано с поступлением газово-жидких флюидов из недр. При выборе информативного газогеохимического горизонта в донных осадках следует учитывать границу активной микробиальной продукции метана в них. В дальневосточных морях эта граница расположена на глубине около 50 см от поверхности осадка. В качестве индикатора нефтегазовых залежей можно использовать концентрации углеводородных газов донных осадков, залегающих выше этой границы, так как ниже ее в них образуется микробиальный метан, превышающий по объему мигрирующий метан из залежи. Эта граница является окислительно-восстановительным буфером, благодаря которому в придонной воде формируется определенный региональный уровень фоновых концентраций метана;
  • 2) оценить степень вклада биогенной, термогенной, вулканогенной составляющих на формирование нормальных (фоновых) и аномальных полей УВГ. Как известно, по генезису УВГ, обнаруженные в современных морских осадках, разделяются на синге -нетичные (образованные на месте) и эпигенетичные (поступившие извне). Первые образуются в результате микробиальной переработки содержащегося в осадках органического вещества. Это так называемые биогенные газы. Вторые мигрируют из подстилающих отложений, где они генерируются органическим веществом под воздействием температуры и давления. Эпигенетичные УВГ могут поступать в морские бассейны в результате техногенного загрязнения (при авариях танкеров, буровых платформ, разливов нефти в результате открытого фонтанирования, при прорыве подводных трубопроводов, выноситься с речными водами). Распределение УВГ в современных морских осадках контролируется тремя факторами: биогенным, миграционным и техногенным, каждый из которых в зависимости от геолого-геохимических, ландшафтных и экологических условий может стать причиной газовых аномалий. Именно миграционные газы представляют практический интерес для поиска залежей нефти и газа при морских геохимических исследованиях [17, 42—44];
  • 3) выяснить механизм формирования аномальных газогеохимических полей в зависимости от геоструктурных условий нефтегазовых месторождений, применяя соответствующие методы и показатели распознавания УВГ;
  • 4) выявить влияние зон разломов и активной вулканической деятельности на формирование газогеохимических полей;
  • 5) осуществить геохимическое районирование изучаемых акваторий по перспективам поиска на них нефтегазовых залежей.

В донных осадках выделяется газогеохимический барьер, который в различных морях распространяется на глубине от 30—50 см до 3—5 м от поверхности донных отложений и, возможно, совпадает с границей окисленных и восстановленных осадков. Ниже этой границы концентрация биогенного метана в осадках может превышать на несколько порядков его возможный подток из недр. В связи с этим отбор геохимических проб ниже этой границы с целью поиска нефтегазовых залежей не рекомендуется. Отклонение в нормальном (фоновом) распределении метана в толще морской воды обусловлено поступлением (потоком) его из недр. Наблюдения за распределением газогеохимических полей в Охотском море в течение 15 лет показали, что концентрации углеводородов в аномальных полях могут меняться во времени в десятки раз [2, 15, 19,21,44].

Это связано с сейсмо-тектонической активностью региона, так как в период активизации выделение газа из недр увеличивается. При этом увеличиваются как фоновые концентрации, так и аномальные. Иными словами, аномальные поля сохраняются по отношению к фону независимо от времени исследований, но нужно иметь в виду возможное изменение абсолютных концентраций углеводородов в различные годы. На небольших глубинах — 20—30 м наблюдается еще суточная изменчивость в содержании метана в придонной воде. Она связана с приливно-отливными явлениями и не превышает 50—80%.

При наличии подводных гидротерм (высокотемпературных рассолов) в придонной воде обнаруживаются аномальные концентрации метана, углекислого газа, гелия, сероводорода [42, 43]. Характерным отличием газогеохимических индикаторов зон разломов от гидротерм являются более высокие концентрации водорода, гелия и присутствие сероводорода в придонной воде над гидротермальными источниками. Количество углеводородных газов в газовой составляющей гидротерм повышается при увеличении мощности вмещающих их осадочных отложений. Эти закономерности позволяют понять механизм формирования газогеохимических полей в придонном слое и донных сложениях, уточнить условия образования месторождений полезных ископаемых на морском дне и выполнять их прогноз на акваториях. По потокам метана из донных отложений, обнаруживаемых в водной толще, можно сделать прогноз наличия в донных осадках газогидратов [55, 60].

Установлена закономерность распределения метана в водной толще дальневосточных морей: 30—40 нл/дм3 в поверхностном слое (интервал 1—50 м), 40—60 нл/дм3 — в интервале 50—150 м и постепенное снижение концентрации метана с глубиной до 10 нл/дм3. Эта закономерность нарушается в районах потоков метана из недр и образованием аномалий. При этом метан хорошо удерживается придонными водными массами и к поверхности выносится вместе с водной массой, согласуясь с гидрологическими особенностями. В таких случаях метан является индикатором водных масс, что представляет интерес для океанологов, рыбаков и может быть использован для экологических расчетов потока метана в атмосферу [15, 16,21,42].

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >