Специальные работы и исследования по прогнозу геологического разреза и прямым поискам

Бурение (в случае необходимости) структурных скважин

Структурные скважины (см. раздел 4 настоящего пособия) бурят для выявления объектов поискового бурения в районах, где проведение площадных геофизических работ (в первую очередь сейсморазведочных) неудобно или экономически нецелесообразно по ряду причин. Как правило, структурное бурение осуществляется на площадях с резко пересеченным рельефом, где вопрос мобильного передвижения геофизической техники затруднен. Структурное бурение осуществляется также на площадях, характеризующихся сложными геологическими условиями, для уточнения деталей строения этих участков, прослеживания нарушений. Основной целью структурного бурения является вскрытие маркирующего горизонта, по обрисованной поверхности которого можно с известной долей условности определить наличие или отсутствие антиклинальных перегибов или локальных поднятий на залегающих значительно ниже комплексах пород.

Основным критерием оптимальности выбранной плотности сети структурных скважин являются параметры предполагаемых структурных поднятий. Методика равномерно уплотненного разбуривания территории включает размещение структурных скважин по ползущей равномерной треугольной сети с шагом 0,75 км, обеспечивающей оптимальную плотность 0,55-0,65 км²/км.

В районах со сложным геологическим строением (например, при смещении структурного плана нижезалегающих горизонтов) целесообразно проходить небольшое количество скважин (одну-две на структуру) до более глубоких и надежных маркирующих горизонтов.

В разряд специальных работ и исследований по прогнозу геологического разреза месторождений (залежей) относят геохимические, гидрогеологические, гидрогеохимические методы, позволяющие выявить на поверхности земли и в приповерхностном атмосферном слое аномальные содержания углеводородов, а также геотермические и радиометрические исследования, позволяющие выявить физические константы, указывающие на наличие на глубине углеводородной залежи.

Прямые поиски проводят, начиная с картирования на поверхности нефти в виде асфальтовых озер, битумных корок и т. п., что хорошо фиксируется визуально, и кончая выходом на дневную поверхность эманаций углеводородов, что можно определить при постановке геохимических методов поиска.

Геохимические методы

Приоритет в использовании геохимических методов в качестве прямых при поиске месторождений (залежей) углеводородов принадлежит В. А. Соколову и М. Г. Гуревичу, которые еще в 1930 г. разработали методику и аппаратурное обеспечение регистрации в поверхностных условиях метана и более тяжелых углеводородов. В настоящее время разработан целый комплекс геохимических исследований, включающий: газогеохимические, геомикробиологические, битуминологические, литогеохимические, ртутнометрические и другие исследования. Ведущим в геохимическом поисковом комплексе является газовый (газометрический) метод, основанный на изучении качественного и количественного состава газов углеводородного состава, накапливающихся в перекрывающих залежь породах, подземной, почвенной, надземной атмосфере.

В настоящее время разработаны и применяются следующие геохимические методы поиска нефти и газа:

1. Снеговая и грунтовая геохимическая съемка.

Снеговая съемка основана на том, что снежный покров является адсорбентом для низших и средних УВ-газов, а также областью жизнедеятельности психрофилов – бактерий, живущих в снежном покрове и питающихся этими газами. Кроме того, считается, что в последний перед таянием снега зимний (весенний) месяц на снежном покрове появляется наст, задерживающий углеводородные эманации.

Грунтовая геохимическая съемка основана на отборе проб грунтов с определенной глубины для изучения содержаний и состава углеводородов на хроматографе. Одним из вариантов грунтовой геохимической съемки является сорбционный метод, когда в скважину помещают специальную капсулу, сорбирующую углеводородные эманации.

Многочисленные углеводородные исследования конца XX - начала XXI века в приповерхностном слое Земли позволяют отметить, что наиболее информативными показателями при поисках залежей углеводородов являются данные о концентрации средних алканов (C₆H₁₄-C₁₀H₂₂) и ароматических углеводородов (C₆H₆-C₈H₁₀) в грунтах и в снежном покрове. Парообразные углеводороды (алканы и арены) обладают меньшей летучестью в отличие от газообразных (метана, этана, пропана, бутана), имеют меньший ореол рассеивания. Особенностью ароматических углеводородов (арены) является также то, что их появление связано с глубинным генезисом и не зависит от поверхностного загрязнения. Их практически не поглощают бактерии и другие микроорганизмы, питающиеся углеводородами.

2. Геохимическое опробование шлама буровых сейсморазведочных

скважин.

Геохимическое опробование шлама неглубоких буровых сейсморазведочных скважин является разновидностью грунтовой геохимической съемки. Здесь принципиальным вопросом при проведении геохимического опробования является сама методика отбора проб. Например, при проведении геохимического опробования параллельно с сейсморазведочными работами в мелких буровых скважинах, подготовленных для взрыва, пробы грунта отбирались дважды: до взрыва скважины и по истечении определенного временного интервала. Методика пока в разработке – предварительные результаты дают интересные аномалии.

3. Геохимическое опробование почвенных горизонтов и рыхлых покровных образований по керну специализированных мелкометражных скважин.

Изучение связи аномальных содержаний микроэлементов (Mn, Mo, V, Hg, Ni, Co, W и др.) с периферийными частями залежей углеводородов позволило выделить этот метод в разряд прямых методов поиска месторождений (залежей) углеводородов.

4. Атмогеохимические, и биогеохимические специализированные исследования.

Присутствие в грунтовых и снежных пробах большого количества углеводородпоглощающих и углеводородокисляющих бактерий свидетельствует о наличии питательной среды, а значит, о постоянном подтоке углеводородных газовых паров к земной поверхности.

Гидрогеохимические методы

Гидрогеохимический метод основан на связи ртутных эманаций, фосфора, йода, ароматических углеводородов (бензол, толуол, ксилол), аммония в водоносных горизонтах глубоких скважин с залежами углеводородов.

Геотермические исследования

Термин «геотермическая съемка», или «геотермосъемка», был принят Всесоюзной научно-технической конференцией (ноябрь 1972 г.) в г. Львове, где обсуждалась эффективность подготовки нефтегазоносных структур к поисковому бурению. В дальнейшем это направление получило признание как один из рациональных методов прямых поисков залежей нефти и газа.

Теоретическим обоснованием работ является существование над месторождениями (залежами) углеводородов и по их периферии обширных субвертикальных ослабленных зон, обусловленных наложенными друг на друга системами различной трещиноватости, по которым осуществляется интенсивная вертикальная миграция углеводородов к земной поверхности. Данный перенос осуществляется диффузионно-фильтрационным путем. Углеводородные газы, достигая зоны аэрации (приповерхностный слой - 2÷3 м), окисляются при взаимодействии с сульфатными водами, озоном, образующимся за счет радиолиза, и кислородом, поступающим из атмосферы. На эти химические реакции накладываются процессы биогенного окисления (за счет бактерий, поглощающих и окисляющих углеводороды и отмирающих, с последующим разложением). Все эти процессы идут с выделением тепла. Тепловой поток, поступающий к земной поверхности из недр, усиливается за счет тепломассопереноса по субвертикальным зонам разломов в 2-3 раза, образуя над залежами углеводородов контрастные тепловые аномалии.

Геотемпература верхней части земной коры зависит от внешних и внутренних факторов. Поверхность Земли, по сравнению с другими ее участками, характеризуется самыми высокими амплитудами периодических колебаний геотемпературы, связанными с солнечным излучением. Мощность солнечного излучения на поверхности Земли превышает мощность поступающих к поверхности тепловых потоков. Однако влияние внешних колебаний геотемпературы убывает с глубиной, по мере удаления от поверхности Земли, по экспоненциальному закону. На определенной глубине, называемой глубиной «нейтрального геотемпературного слоя», влияние внешних источников тепла стремится к нулю и становится незаметным. Залегающий выше «нейтрального» слой Земли представляет собой зону неисчезающих геотемпературных возмущений. Расчеты показали, что суточные колебания геотемпературы проникают в Землю до глубины 1 м, месячные – до 7 м, сезонные – до 15 м, годовые – до 20-25 м.

Поисковая тепловая съемка осуществляется путем измерения температуры грунтов в мелких скважинах. Бурение мелких (до 2 м) скважин проводится специальными бурами и занимает 10-15 минут. Монтаж термощупа устанавливается с максимально возможной точностью на выбранную глубину. Площадь производства работ разбивается на участки, каждый из которых выбирается с учетом однородности геоморфологических, литологических и географических условий. Обязательным условием является также одинаковая водонасыщенность грунтов. На практике получить такие условия однородности выбираемых участков довольно сложно. Поэтому существует целая система геотемпературных поправок, исключающих влияние локальных отклонений от стандартных условий, характерных для выбранного участка.

В настоящее время создано и апробировано, в зависимости от геологической задачи, несколько модификаций геотермосъемки, которые отличаются сезоном проведения работ (весна, лето, осень, зима), глубиной установки тепловых датчиков (0,1 м, 0,5 м, 1,0 м, 1,5 м, 2,0 м), расстоянием между пикетами, частотой наблюдения параметра (1 раз/год, 2 раза/год, 5 раз/месяц, 12 раз/сутки и т.д.). Учитывая, что геотермосъемка не требует сложной обработки полученных полевых материалов, ее можно отнести к экспресс-методам. Первые данные геотермосъемки получают и обрабатывают в полевых условиях, а последующая обработка проводится в камеральных условиях, с применением комплекса компьютерных программ.

Радиометрические исследования

Впервые изучение гамма-активности пород у поверхности Земли в районе месторождения углеводородов было проведено в 1927 г. (Л. Б. Богоявленский). В дальнейшем развитие этого метода было использовано при поисковых работах на нефть и газ. Наибольшее распространение этот метод получил в период расцвета массовых поисков радиоактивных руд по естественному гамма-излучению, возникающему при распаде радиоактивных элементов, находящихся в горных породах.

Основанием применения радиометрических исследований для поиска нефти и газа послужил тот факт, что над нефтяными месторождениями (залежами) значения гамма-радиоактивности меньше, чем фоновые, в то же время на периферии залежи наблюдаются повышенные значения. Получаемые аномалии имеют вид кольцевого эффекта. Этот эффект обусловлен тем, что при поступлении к земной поверхности углеводородные газы образуют ионообменный слой (пленку). При перенасыщении этого ионообменного слоя радиоактивные и редкие элементы (уран, торий, радий, калий, и др.) выщелачиваются, создавая пониженный радиоактивный фон, что и фиксируется впоследствии при гамма-поисковых съемках.

Среди радиометрических методов, основанных на измерении естественной радиоактивности, наиболее широко применяется полевой гамма-метод (ГМ) из-за большой проникающей способности гамма-излучения. В гамма-методе регистрируется суммарное гамма-излучение всех радиоактивных изотопов или раздельно определяются уран, торий, калий на основе анализа энергетического спектра гамма-излучения. Суммарное гамма-излучение урана, тория, калия изучают с использованием радиометров, раздельное по энергетическим спектрам – спектрометрами. Для измерения альфа-излучения радиоактивных газов радона в подпочвенном воздухе и пробах воды (лабораторный метод) применяют эманационный метод (ЭМ).

Гамма-съемку выполняют радиометрами СРП-68-01, СРП-68-02, СРП-68-03, используют скважинные датчики ЩД-26, ЩД-28. Иногда используют прибор ПРН.4-01, позволяющий ослабить или скомпен-сировать фоновое излучение, а также ДРГ-01-Т1 (микропроцессорный радиометр-дозиметр).

Важным этапом обработки материалов является комплексирование углеводородно-геохимических полей с результатами геологической, геоморфологической съемок, с данными геодинамической интерпретации (переинтерпретации) результатов сейсморазведочных работ, с данными гравиметрических, электроразведочных работ и данными ГИС (при их наличии).

Построение структурных карт

Выявление локальных поднятий производится в пределах структур II порядка с помощью МОВ ОГТ при плотности сети 0,5-0,7 км/км². Расстояния между разведочными и связующими профилями зависят от размеров структуры и, как правило, составляют соответственно 1,5-2 и 4-6 км. Кроме того, в районах распространения пологих структур (углы падения крыльев 1-3^о) и при наличии в осадочном чехле не менее двух-трех этажей применяют пунктирное зондирование МОВ ОГТ.

Основным методом выявления локальных структурных поднятий является построение структурных карт интересующего нефтегазоносного комплекса – подземного рельефа выбранной опорной поверхности. Обычно опорный горизонт стараются приурочить к стратиграфической границе яруса, отдела, свиты и т. п. Структурные карты составляют по материалам как геофизических данных, так и с привлечением данных бурения, структурной геологической съемки. В последние годы построение карт основывается на результатах сейсморазведочных работ, с корректировкой по данным буровых работ, и производится компьютерным способом. Важной особенностью при проведении построений является выделение на начальном этапе дизъюнктивной тектоники, разбивающей выбранную поверхность на самостоятельные блоки. Все последующие построения структурной карты ведутся в каждом выделенном блоке, независимо от рядом расположенного.

Для изучения истории геологического развития локальных поднятий в настоящее время широко применяются построения карт мощностей, палеоструктурных карт и палеотектонических профилей. Все эти методы основаны на изучении разрезов ранее пробуренных скважин.

В основе метода анализа мощностей лежит представление о связи интенсивности осадконакопления с направлением колебательных движений, так как прогибание обычно компенсируется осадкона-коплением, а воздымание - денудацией. По относительным изменениям мощностей можно судить о проявленных положительных (отрицательных) тектонических движениях по участкам относительного уменьшения (увеличения) мощностей. Метод анализа мощностей сопровождается, по возможности, анализом литофаций. Наличие информации по данным бурения позволяет наряду с мощностью осадконакопления в изучаемом районе установить участки размыва, участки резких фациальных изменений и другие особенности, влияющие на выделение объектов для постановки поисково-оценочного бурения.

В основу построения палеотектонических профилей положен принцип выравнивания. При выравнивании выбранная опорная поверхность принимается за горизонтальную плоскость или линию, от которой и производятся дальнейшие построения. В данном случае необходимо выбрать в качестве опорного пласт, вероятность осадконакопления которого в горизонтальном положении максимальна. Палеотектонические профили очень часто используются для демонстрации изменения во времени геологического строения изучаемой территории. Обычно палеотектонические профили начинают строить с нижнего пласта (горизонта, свиты, яруса) и последовательно наращивают мощности отложений вверх по разрезу. Для получения более полной картины желательно указывать на палеотектонических профилях участки размыва и несогласия, тип и происхождение осадков.

Палеоструктурный анализ позволяет в итоге получить палеоструктурную карту, проследить историю формирования отдельных опорных стратиграфических подразделений по их поверхности. При проведении структурного анализа наиболее простой палеоструктурной картой является карта мощностей (карта изопахит) выбранного стратиграфического горизонта, которая дает представление о подошве этого горизонта к началу отложения осадков. В основе построения и анализа палеоструктурной карты лежит предположение о том, что выбранная для изучения граница горизонта размещена горизонтально. Для проведения палеоструктурного анализа на карту с нанесенными мощностями одного горизонта наносят последовательно мощности следующих за ним новых опорных пластов (снизу - вверх). Построение карт в настоящее время ведется на ПК.

Для анализа формирования отдельных локальных поднятий в последнее время используют метод изопахического треугольника. Построения изопахического треугольника позволяют одновременно проводить анализ формирования различных структурных поверхностей и изменение современных структурных планов по разрезу. Изопахический треугольник - это комплект карт мощностей, размещенных на одном листе и сгруппированных в треугольник. Общее количество карт в изопахическом треугольнике m_n = (1 + n)n/2, где n – количество выбранных для анализа стратиграфических поверхностей. Для выбора опорных горизонтов рекомендуется брать продуктивные нефтегазоносные комплексы. Пример построения изопахического треугольника приведен на рис. 6.8.

Здесь крайний правый вертикальный ряд карт - это современные структурные карты конкретных выбранных горизонтов. Каждый вертикальный ряд, расположенный параллельно правому вертикальному ряду, представляет собой разрез палеоструктурных поверхностей, сверху - вниз, построенных для определенного геологического времени. Горизонтальные ряды карт - серии палеоструктурных карт, которые дают возможность проследить изменение во времени структурных планов по одному из выбранных опорных горизонтов для различных этапов времени. По гипотенузе располагаются палеоструктурные карты (карты мощностей анализируемых комплексов).

Дата добавления: 2014-10-22