Схарактеризуйте геохімічні методи досліджень при нафтогазопошукових роботах

Геохімічні методи досліджень ґрунтуються на виявленні вуглеводнів, що мігрують із покладів, установленні зако­номірностей їхнього розподілу, а також на вивченні змін гірських порід, підземних вод, ґрунтів, що виникають під впливом вуглеводнів.

За змістом і призначенням геохімічні дослідження поділяють на дві групи. Першу складають дослідження, спрямовані на вивчення регіональної геохімічної обста­новки надр перспективних територій або окремих літо-лого-стратиграфічних комплексів, прямих і опосередко­ваних ознак і показників можливої нафтогазоносності. Завдання цих досліджень — оцінка ступеня перспектив­ності на нафту і газ досліджуваних територій і комп­лексів відкладів. Другу групу складають детальні дослі­дження, спрямовані на виявлення і вивчення ореолів розсіювання вуглеводнів із покладів на окремих пло­щах. Завдання цих досліджень — прямі пошуки нафти і газу.

Залежно від конкретних пошукових завдань, об'єктів випробування і виду аналітичних визначень застосовують методи газовий (газометричний), бітумінологічний, біогеохі­мічний, літогеохімічний і газовий каротаж.

Газовий метод ґрунтується на явищі розсіювання газо­подібних вуглеводнів із покладів нафти чи газу і вив­ченні кількісного та якісного складу газу кернів, шламів, глинистих розчинів і вибійної атмосфери неглибоких свердловин, а також пластових вод. Такі газометричні дослідження виконуються в процесі газової зйомки, мета якої — виявлення за газовими показниками просторово­го положення аномальних полів концентрацій газів і з урахуванням геологічної будови району — оцінка достовірності зв'язку цих аномалій з наявністю на глибині покладів нафти

або газу.

В основу теорії газової зйомки покладено уявлення про фільтраційно-дифузійний масообмін вуглеводневих газів із покладу в перекривні осадові відклади. При цьому фільтрація (ефузія) відбувається по системі тріщин і каналів у зонах тектонічних порушень, а дифузія — по всьому об'єму порід і може утворювати безперервні просторові ореоли безпосередньо над покла­дами.

Під час газової зйомки здійснюють:

• відбір зразків керна, шламу, води, глинистого розчину, привибійної атмосфери неглибоких свердловин;

• дегазацію зразків;

• аналіз газу на хроматографі;

• обробку результатів згідно з обчислювальними програмами і встанов­лення фонових концентрацій;

• побудову геохімічних карт, діаграм, розрізів тощо;

• виділення полів аномальних концентрацій;

• оцінку природи виявлених аномалій.

При хроматографічному аналізі визначається вміст вуглеводневих і невуглеводневих газів (у відсотках). Концентрації вуглеводневих газів, пе­реважно метану, є невеликими і здебільшого змінюються від п і 10~² до п • 10-⁴ %.

Вуглеводневі гази (від метану до гексану) є прямими показниками наф­тогазоносності надр. Для встановлення цього найчастіше використовують вміст метану і пропану, суму важких вуглеводнів, відношення вмісту мета­ну і різних гомологів. Пошуковими інформативними показниками нафто­газоносності надр є аномальні концентрації вуглеводневих газів щодо фо­нових значень для окремої території. При цьому під газовою аномалією ро­зуміють закономірно розташовані зони підвищених і високих концентрацій газу на фоні низьких. Залежно від положення аномалій у просторі стосов­но покладу спостерігаються прямі і зміщені аномалії. За формою виділяють суцільні, кільцеві, плямисті і лінійні аномалії. Одна з таких форм показана на рис. 9.1.

Чіткість і надійність газових аномалій визначаються їх контрастністю. Коефіцієнт контрастності характеризує відношення середніх концентрацій газу в пунктах, що розташовані в межах аномалії, і в пунктах, які знаходять­ся за її межами.

Для слабоконтрастних аномалій коефіцієнт контрастності становить 1, 2-1, 5. Надійнішими є аномалії з коефіцієнтом контрастності

2, 0 і більше. Аномальні та фонові значення спочатку знаходять статистичними методами над еталонними родовищами певного регіону, і вже потім їх використовують для нових площ. Установлено, що в

поверхневих відкладах діагностика аномалій залежить від ландшафтно-

кліматичних умов і гідродинамічних режимів досліджуваної території, а також від геолого-стратиграфічних особливостей приповерхневих утворень

Позитивні результати з використання газової зйомки на території Ук­раїни отримані на багатьох площах Передкарпатського прогину, Дніпровсько-Донецької западини, а також шельфу північно-західної частини Чорно­го моря тощо.

Бітумінологічний метод грунтується на виявленні ореолів розсіювання рідких вуглеводнів нафтового ряду, що мігрують зонами під­вищеної проникності від покладу до земної поверхні. Основне призначен­ня методу — виявити генетичну природу бітумінозної органічної речовини

порід, що розкриваються геохімічними свердловинами. Для цього викорис­товують методи хімічної бітумінології, люмінесценції, ядерної фізики і пет­рографи- Особливо перспективним є застосування методів ядерно-магніт­ного і електроино-парамагнітного резонансу (ЯМР і ЕПР) для виділення зон міграцій бітумінозної речовини.

Наприклад, над Космач-Покутським родовищем (Карпатський регіон) виявлена чітка бітумінологічна аномалія. Вміст хлороформного бітумоїду А в корінних відкладах становить 0, 01—1, 28 %, причому для центральної час­тини аномалії характерне переважання маслянисто-смолистого бітумоїду. Геохімічна аномалія встановлена також бітумінологічними дослідженнями фунтово-делювіальних відкладів. У підземних водах висхідних джерел і ко­лодязів концентрація хлороформного бітумоїду А у 50-60 % випадків пере­вищує 0, 055 %.

Для регіонів зі складними структурно-тектонічними умовами інтерпре­тацію бітумінологічних аномалій рекомендується проводити в комплексі з металометричнйми і газобіохімічними даними.

Біогеохімічний (мікробіологічний) метод ґрунтується на вивченні поширення мікроорганізмів (бактерій), які окиснюють вугле­водні в природних середовищах (грунтах, породах, водах). Найбільш по­казовими для пошуків є мікроорганізми, які окиснюють пропан, бутан і пентан.

У деяких випадках певне значення мають і метанотвірні бактерії. Засто­сування цього методу обмежене екологічною зоною розвитку вуглеводне-окиснюючих бактерій.

Найінтенсивніше процеси бактеріального окиснення вуглеводнів відбу­ваються у зоні активного газообміну. Розвиток певних видів мікроорганіз­мів, і насамперед тих, що живляться важкими вуглеводнями, є показником наявності на глибинах стійкого вуглеводневого джерела.

У практиці застосовують два види мікробіологічної зйомки: ґрунтовий водний. Ґрунтову зйомку використовують переважно під час детальних ро­біт. Проби ґрунтів відбирають із спеціальних свердловин глибиною до 2, 5 м 5о з гірських виробок. Цю зйомку зазвичай виконують разом із газовою зйомкою.

Літогеохімічний метод ґрунтується на виявленні прямих і опосередкованих ознак нафтогазоносності в корінних осадових породах. У процесі міграції газових вуглеводнів із покладу до земної поверхні на межі газ—порода—вода відбуваються складні фізико-хімічні процеси, які в масштабі геологічного часу можуть зумовити істотні зміни складу і властивостей осадових порід

Сліди зазначених процесів можна оцінити кількісно у вигляді ореолів:

а) аномальних концентрацій елементів, що мають змінну валентність
(залізо, мідь, кобальт, манган, ванадій, титан та ін.);

б) аномальних змін параметрів середовища (окисновідновний потен­ціал, рН);

в) специфічних мінеральних новоутворень (сульфіди, карбонати);

г) аномальних змін фізичних властивостей порід (колір, густина, пруж­ність, діелектрична проникність та ін.).

Сучасні методи досліджень дають змогу фіксувати ці зміни в осадових породах на значній відстані від покладів нафти і газу. Метод знаходиться на стадії наукової розробки.

Геохімічні пошуки нафти і газу слідують за дрібномасштабними ре­гіональними геологозйомочними і геофізичними дослідженнями масштабу 1: 500 000 і завершуються на пошуковому етапі геологорозвідувальних робіт на перспективних площах.

Геохімічні пошуки не можна відривати від загального комплексу по­шуково-розвідувальних робіт. При видачі рекомендацій під глибоке по­шукове буріння за підсумками геохімічних робіт обов'язково потрібно враховувати результати раніше проведених геологічних і геофізичних до­сліджень.

Для визначення області та умов застосування геохімічних методів по­шуків нафти і газу слід виходити із особливостей фізико-хімічних про­цесів у верхній частині осадового розрізу, де виділяються дві зони. Верх­ня зона характеризується активним водогазообміном, інтенсивним роз­витком окисних процесів і аеробних мікроорганізмів, що утилізують газові вуглеводні. її нижня межа, певно, визначається регіональним базисом ерозії або першим регіонально витриманим водоупором. Нижня зона, що охоплює решту осадового розрізу, де проводяться геохімічні пошуки (зви­чайно до глибини 300—500 м), відрізняється різким сповільненням водо­обміну, ізольованістю від впливу атмосферних агентів, переважанням від­повідних умов середовища і, що особливо важливо, вищою інформатив­ністю геохімічних показників (за винятком мікробіологічних) порівняно з верхньою зоною.

Треба зазначити, що теоретичні основи геохімічних методів пошуків нафти і газу розроблені ще недостатньо. Тому однозначна інтерпретація природи геохімічних аномалій не завжди можлива. На процеси розсіюван­ня вуглеводнів із глибоких джерел накладаються процеси газоутворення, що відбувається в перекривних породах і передусім у молодих осадових ут­вореннях. Цепереважно біогенні процеси можуть бути інтенсивнішими, ніж дифузійно-ефузивний потік вуглеводнів із покладу. Ефективні результати можуть бути одержані здебільшого в районах і на структурах з тектонічни­ми порушеннями, що забезпечують активну ефузію вуглеводневих газів і фільтрацію глибинних вод.

Основною мстою газового каротажу є виділення нафтога­зоносних горизонтів у процесі буріння свердловин. У практиці робіт засто­совуються кілька методів газового каротажу.

1. Точковий метод — грунтується на відборі та подальшій дегазації гли­нистого розчину через певний метраж проходки свердловини з досліджен­ням газу на хроматографі.

2. Суцільний метод, суть якого зводиться до безперервної реєстрації за­гального вуглеводневого складу газу в буровому розчині за допомогою га­зокаротажної станції. Результати дослідження вмісту вуглеводневих газів по розрізу свердловини реєструються у вигляді діаграми.

3. Газовий каротаж після буріння — виконують після зупинки буріння свердловини на деякий час для відтворення в буровому розчині газоносних зон напроти продуктивних горизонтів.

4. Газовий каротаж по керну (а також по шламу). У гірських породах над нафтовими і газовими покладами міграційний газ може заповнювати великі й середні пори (вільний газ). Під час буріння через певні інтервали відбирають керн. В однорідних розрізах, складених однотипними за літо­логічним складом породами, керн відбирають через 20—25 м. У розрізах, складених різними літологічними типами порід, інтервали зменшуються до 10—15 м і менше. Проте в усіх випадках слід домагатися, щоб розрізи були рівномірно досліджені. Нерівномірний і безсистемний відбір керна може не дати позитивних результатів.

Відібраний керн із колонкової труби злегка очищають і одразу ж гер­метизують у скляних банках, а потім в лабораторії вилучають з нього газ з подальшим дослідженням його складу на хроматографі.

Найбільшого ефекту при пошуках скупчень нафти і газу можна досяг­ти у разі спільного проведення газового каротажу по керну і по буровому розчину.

Аналіз численних матеріалів газового каротажу свідчить про те, що критеріями виділення продуктивних пластів мають бути не тільки підви-і значення вмісту вуглеводневого газу, який фіксується газокаротажною станцією, а й ступінь ідентичності вмісту цього газу і вуглеводневих газів (окладів регіону. Ці ознаки потрібно визначати для кожного нафтогазонос­на району з врахуванням особливостей складу і властивостей покладів вуглеводнів. Крім того, додавання нафти і нафтопродуктів до бурового роз­чину приводить до збільшення газових (особливо важких гомологів) показників, що потрібно також враховувати під час інтерпретації матеріалів газового каротажу.