АТМОГЕОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОИСКОВ

СУЩНОСТЬ АТМОГЕОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ

Атмогеохимические методы поисков месторождений нефти и газа основаны на исследовании химического состава газов, насыщающих горные породы вблизи дневной поверхности. Если газовый пробоотбор ведется с малой глубины (не более 1—3 м), то принято говорить об исследовании подпочвенного воздуха. При поисках углеводородов и других глубокозалегающих полезных ископаемых газовые съемки выполняются с глубиной пробоотбора 20—600 м. Реже исследуется газовый состав приземной атмосферы, хотя именно в этом варианте существенно возрастает оперативность атмогеохимической съемки.

Атмосферу слагают три газа — азот (около 78%), кислород (около 21%) и аргон (около 1%), в сумме составляющие 99,94% ее массы. В переменных количествах в атмосфере присутствуют пары воды; С02 — около 0,03%, содержание остальных газов — 10—106% и менее. Низкий геохимический фон и высокая подвижность химических элементов в газовой фазе создают благоприятные условия для формирования атмогеохимических ореолов рассеяния любых месторождений полезных ископаемых. Горные породы обладают газопроницаемостью благодаря наличию в них пор и трещин. Под действием литостатического давления движение газов в порах и трещинах происходит в сторону дневной поверхности в форме эффузии.

Природная нефтяная залежь представляет собой смесь жидких и газообразных углеводородов (УВ), метанового, нафтенового и ароматического рядов с примесью сернистых, азотистых, кислородных соединений и зольных остатков. Содержание углеводородов в нефтяных газах достигает 80—95%, а геохимический фон не превышает 24—104%. Такая огромная разность концентраций определяет процесс рассеяния УВ в окружающих породах. Пробы подземного воздуха при поисках У В анализируются на СН4 и другие углеводороды, гелий, С02, Н2, Н25, Яп.

Проведению поисковых работ атмогеохимическими методами во всех новых районах должны предшествовать опытно-методические исследования, которые должны дать ответ на следующие вопросы: 1) образуются ли над ожидаемыми телами полезных ископаемых в конкретной геологической и ландшафтно-геохимической обстановке газовые ореолы рассеяния; 2) какие индикаторы образуют аномалии; 3) какой является наиболее целесообразная глубина пробоотбора; 4) каковы значения фоновых и аномальных содержаний, выбранных для поисков индикаторов; 5) являются ли в данных условиях атмохимические поиски более эффективными и дешевыми по сравнению с другими методами поисков.

К атмохимическим методам относятся газортутная съемка и газожидкостная гелиеметрия (гелиевая съемка).

Гелиевая съемка коренных горных пород основана на определении газа гелия. Ежегодно во всех геосферах в результате радиоактивного распада урана и тория, по различным оценкам, образуется от 2000 до 5000 т гелия. Практически весь гелий, имеющийся в атмосфере Земли, накопился в результате радиоактивного распада урана и тория за 4,5 млрд лет существования Земли. Среднее время жизни гелия в атмосфере нашей планеты составляет 107 лет [5, 49, 56, 77].

Разломы являются мощными каналами, по которым гелий мигрирует к поверхности Земли, чаще всего с растворами, циркулирующими в зоне разломов. Поэтому тектонические разрывные нарушения, особенно глубинные разломы, фиксируются повышенными концентрациями гелия, растворенного в подземных водах. Это относится и к разломам верхней части земной коры, даже когда они перекрыты мощным чехлом других отложений. Ввиду большой проникающей способности гелия гелиевая съемка позволяет выявлять скрытые, практически не проявляющиеся на поверхности и, соответственно, не всегда выделяемые по данным геологии глубинные разломы, т.е. определять каналы повышенной миграции углеводородов от залежи к поверхности по повышенным концентрациям гелия.

Гелий хорошо растворим в нефтях, он является сопутствующим газом на газовых промыслах, по своему происхождению он не связан с нефтематеринскими породами. Диффундируя вверх, он может накапливаться в У В ловушках и частично растворяться в нефтях. Если в силу физико-химических условий в определенный момент нефтяное или газовое месторождение накапливает гелий, являясь своеобразным буфером, то при изменении этих условий УВ среда месторождения способна выделять гелий в окружающее пространство.

Радоновая съемка, проведенная на нефтегазовых месторождениях Нижнего Поволжья, выявила наиболее высокие концентрации Яп с объемными активностями до 106 Бк/м3, которые не могут быть

обусловлены распадом Ил, поскольку максимальные значения ОАР в глинах почв не превышают 2 • 1(Г Бк/м3 (коэффициент эманиро-вания Яп из глин значительно меньше 1), содержание Яп в песке меньше, чем в глинах, в 3—5 раз. Высокие концентрации Яп в подпочвенном воздухе могут быть привнесены извне (с нижних слоев), либо приурочены к месторождениям и, определенным пластам, линзам.

Наибольшие концентрации радона наблюдаются в зонах разрывных нарушений (причем зачастую даже не картируемых геофизическими работами) и геодинамических зонах, поскольку такие зоны обеспечивают достаточную скорость миграции для радона. К тому же в таких зонах уменьшается влияние литологии разреза на концентрации радона [46].

Обогащенные радоном флюиды глубоких горизонтов разбавляются углеводородными газами осадочной толщи, что доказывается аномалиями объемной активности радона по площади. Аномалии имеют линейный характер, что отражает миграционные процессы по разуплотненным субвертикальным каналам, формирующимся над залежами углеводородов.

По высоким концентрациям углеводородных газов, по нарастанию концентраций от более легких к более тяжелым гомологам метана и радона над разрывами и тектоническими нарушениями, пересекающими залежь (КГ— 107 Бк/м3) можно оценить перспективы нефтегазоносности исследуемой территории.

Преимущества атмогеохимической съемки:

  • • может использоваться для оценки перспектив нефтегазоносности структур, выявленных на стадии региональных поисков до постановки дорогостоящих детальных сейсморазведочных работ;
  • • в качестве самостоятельного метода поисков месторождений нефти и газа в районах, труднодоступных для сейсморазведки;
  • • при оценке перспектив нефтегазоносности структур, подготовленных сейсморазведкой, и при выборе оптимального местоположения первоочередных поисково-оценочных скважин;
  • • на этапах разведки и доразведки открытых месторождений нефти и газа; для исследования территории на соответствие экологическим требованиям по содержанию радона в почве;
  • • для выявления зон разуплотнения, разломов, тектонических нарушений, по которым возможно экологическое ухудшение состояния объекта разработки;
  • • для установления пунктов наблюдения за изменением экологического состояния объекта разработки вблизи поверхности земли.

Таким образом, использование распределения концентраций радона при проведении наземных геохимических исследований позволяет получить дополнительную информацию о тектоническом строении территории исследования, что может способствовать более широкому развитию и использованию наземных геохимических методов.

Гелий — газ глубинного происхождения, поэтому его присутствие может свидетельствовать о наличии путей миграции — по глубинным разломам или зонам тектонической трещиноватости. Является косвенным методом, позволяет трассировать тектонические нарушения и определять их активность, зоны трещиноватости. Считать разломы активными (представляющими собой тектонически напряженные и склонные к динамике участки недр) позволяют газовые аномалии по метану, гелию и радону (атмогео-химические поля концентраций, отражающие пространственную неоднородность разреза, зоны повышенной флюидопроводимости, т.е. «ослабленные зоны», вдоль которых осуществляется активная миграция поровых растворов и газов. При отсутствии прямых гео-динамических наблюдений (деформационных, повторного нивелирования, СР8-наблюдений, инструментальных измерений) эти методы незаменимы.

Атмогеохимические поля по гелию и радону являются чувствительными индикаторами геодинамических процессов: глобальных геофизических, локальных изменений напряженного состояния пород, в связи с чем данные методы являются обязательной составной частью геодинамического мониторинга на особо опасных объектах. Методы отличаются высокой чувствительностью, надежностью регистрации параметров, возможностью получения результатов в режиме реального времени и однозначностью трактовки результатов измерений, простотой и несложностью выполнения измерений.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >