Размещение ресурсов нефти и газа в мире весьма неоднородно как по изученности недр, так и по самой возможности их наличия.
В целом, вероятно суммарное количество жидких и газообразных углеводородов, которое могло образоваться и накопиться в земной коре, равно примерно 2∙109 т нефти и 1000 трлн. м3 газа. Объем же извлекаемых запасов составляет от 205∙106 до 700∙106 (может оказаться экономически выгодным при будущих, более совершенных методах разработки) для нефти и от 100 до 600 трлн. м газа.
В десяти странах мира сосредоточено 85% всех запасов нефти в мире, а 63,7% запасов расположено юго-западной Азии (табл. 19 и 20). Данные приведены в м3.
Таблица 19.
Распределение запасов нефти по странам мира
| Страна | Запасы нефти в млн. м3 | Доля запасов от общемировых |
| Саудовская Аравия | 41176,5 | 25,4 |
| Ирак | 17885,5 | 11,0 |
| Кувейт | 14944,4 | 9,2 |
| Иран | 14785,4 | 9,1 |
| Абу Даби | 14658,2 | 9,0 |
| Венесуэла | 11394,1 | 7,0 |
| Мексика | 7757,7 | 4,9 |
| Россия | 7722,3 | 4,8 |
| Китай | 3815,6 | 2,3 |
| США | 3500,3 | 2,2 |
| Итого | 137640,0 | 85,0 |
Таблица 20.
Распределение запасов нефти по географическим регионам
| Географическая зона | Запасы нефти в млн. м3 | Доля запасов от общемировых |
| Средний восток | 107623,6 | 66,4 |
| Западное полушарие | 24328,4 | 15,0 |
| Африка | 11138,7 | 6,8 |
| Восточная Европа и СНГ | 9396,1 | 5,8 |
| Азия – Тихий океан | 6721,0 | 4,1 |
| Западная Европа | 2882,0 | 1,8 |
| Итого | 162089,3 |
Активные ресурсы нефти составляют 260-280 млрд. т., а газа – 220-260 трлн. м3. Таким образом, если мировая добыча нефти будет в среднем 3 – 3,5 млрд. т. год, «дешевой» нефти хватит только до 2020 года.
Ресурсы размещены в мире очень неравномерно. Так в США 67% нефти содержится в 2,8% месторождений. Всего в 24 газовых скоплениях мира (<1%) содержится более 70% запасов.
2.10.5. Нетрадиционные ресурсы.
Понятие традиционных и нетрадиционных ресурсов однозначно не определяется. В самом широком смысле, нетрадиционные, это «дорогие» ресурсы, о которых упоминалось в предыдущем разделе, поэтому «нетрадиционность» ресурсов зависит не только от геологических причин, но и от географического положения территории, цены на сырье, политической ситуации в окрестностях и т.д.
В целом, перечень нетрадиционных источников углеводородов (Якуцени, 2001) включает следующие виды нетрадиционного углеводородного сырья:
1. Тяжелые высоковязкие нефти, природные битумы и битуминозные пески с сопутствующим им металлоуглеводородным сырьем. К этой категории относятся нефти с плотностью более 904 кг/м3. В России их геологические запасы оцениваются в миллиарды тонн. Основная доля запасов такой нефти промышленных категорий сосредоточена в Западно-Сибирской, Волго-Уральской, Тимано-Печорской нефтегазоносных провинциях. Эти нефти часто обогащены ценными примесями, и освоение их должно быть комплексным.
2. Нефть и газ в сложных коллекторах с низким коэффициентом извлечения, угольные газы, нефти и газы в глинистых трещиноватых коллекторах (типа доманиковых отложений), плотных песчаниках, глинистых сланцах, меловых породах, породах промежуточного комплекса и др.
3. Остаточные запасы углеводородов в нерационально освоенных месторождениях с осложненными геолого-промысловыми условиями. Такими «недоосвоенными» ресурсами богаты Урало-Поволжье, Предкавказье, Тимано-Печорская нефтегазоносная провинция. Характерным примером также является Оренбургское газоконденсатное месторождение.
4. Газы угольных бассейнов, водо-растворенные газы в геотермальных зонах. Основные объемы таких газов сосредоточены в Кузнецком, Печорском, Тунгусском и Ленском угольных бассейнах.
5. Газоконденсаты и пароуглеводородные смеси сложного состава на больших глубинах.
6. Газогидраты в охлажденных частях недр и донных отложениях акваторий. Про этот источник углеводородного сырья было рассказано в разделе 1.8.1.
7. Гипотетические источники углеводородов, связанные с процессами послебиогенного и абиогенного синтеза в глубинах литосферы, мантии и др.
2.11. Методы поисково-разведочных работ,
или откуда геологи знают то, что они знают.
| Мир, наверное, не такой, каким мы его познаем: будут другие орудия познания, и будет другой мир. Л.Толстой. |
В настоящем пособии методы изучения земных недр описываются последовательно исключительно для удобства изложения. На самом деле при геологическом изучении недр различные способы используются комплексно, причем, тот, или иной метод доминирует в зависимости от особенностей изучаемой территории, целей и масштаба работ, и только совместная тематическая интерпретация результатов их применения дает правильный результат.
2.11.1. Геологическое картирование
| Melto et malleo Разумом и молотком |
| Девиз геологических конгрессов |
Задачи геологического картирования, в общем случае, включают следующие виды работ.
- Составление геологических карт;
- Поиски полезных ископаемых, выявление закономерностей их размещения и выделение перспективных площадей;
- Выяснение гидрогеологических и инженерно - геологических условий строительства, если картирование ведется на территории предполагаемого, или ведущегося строительства.
Для создания геологической карты геолог с молотком и компасом ходит по земле, наносит на топографическую карту и описывает выходящие на поверхность горные породы, определяет их свойства и возраст, элементы залегания. Особое внимание он уделяет геологическим границам. Но так как обнажения встречаются не повсеместно, геолог либо ведет дорогостоящие и времяемкие горные (рытье канав, штолен и бурение скважин) горные работы, применяет косвенные методы (аэрокосмические, геофизические и геохимические - смотри далее) или восполняет отсутствие фактического материала графическими построениями, домыслами и предположениями. Чаще всего эти приемы применяются комплексно. В результате строится графическая модель геологического строения – геологическая карта, геологический разрез, составляется геологическое описание (рис. 2.2).
К настоящему времени работа по геологическому картированию в том, или ином масштабе, уже проделана. Однако ее результаты зачастую не удовлетворяют современного нефтяника, и геологические партии вновь возвращаются на уже заснятые территории с новыми задачами, инструментами и специализированными методами, со свежими теориями, на основе которых делаются современные домыслы и предположения, то есть создаются геологические модели. Чем детальнее и надежнее сведения о недрах, тем дороже они обходятся. Вот почему геолог стремится использовать все уже имеющиеся сведения по геологическому строению территории. Однако, как бы современны не были геологические методы, какими детальными и тщательными не были бы работы, геолог вынужден изображать на своей карте то, чего он не видит, и не видел никто и никогда.
Рис. 2.2. Геологическая карта, (а), литолого-стратиграфическая колонка (б),
и геологический разрез (в) 1-4 отложения 1 – палеозойские, 2 – триасовые, 3- юрские, 4 – меловые, 5 – элементы залегания пластов (цифра – угол падения),
6 – направление падения, 7 – линия разреза, 8 – известняки, 9 – песчаники,
10 – глины, 11 – пески. (по В.П.Гаврилову, 1989).
При геолого-съемочных работах общего направления в районах с возможными проявлениями нефти и газа (а не специализированных геофизических и буровых работах) в их задачу входит:
- Выявление перспективных структур и углубленное их изучение.
- Изучение геологического разреза для выявления продуктивных стратиграфических подразделений и формаций.
- Изучение литологии и фаций продуктивных отложений и физических параметров пород продуктивных толщ.
При оценке перспектив нефтегазоносности района учитываются результаты работ предшественников и принимаются во внимание следующие региональные геотектонические критерии (Методические…1978).
1. Компенсированное длительное и устойчивое во времени погружение значительных территорий. Формирующиеся прогибы заполняются осадочными толщами мощностью более 1000 м.
2. Отсутствие или слабое проявление магматизма.
3. Отсутствие или слабое проявление метаморфизма. Метаморфизм - фактор, снижающий пористость горных пород.
4. Наличие складчатости.
5. Периодические изменения режима регионального погружения, следствием которых является смена состава осадков и чередование по разрезу и в плане пород-коллекторов и пород-покрышек;
6. Наличие крупных глубинных разломов в центральной части бассейна;
7. Наличие развитой сети трещиноватости;
8. Наличие в разрезе нефтематеринских свит;
9. Наличие признаков нефтегазоносности (табл. 21).
Таблица 21.
Признаки нефтегазоносности
| Прямые признаки | Косвенные признаки | |
| Вероятные следы воздействия нефти на породы | Возможные спутники нефти и продукты их изменения | |
| Жидкая и вторично рассеянная нефть и пропитанные ею породы. Мальты, асфальты, киры, кериты и битуминозные породы, озокерит. Нафтеновые кислоты Углеводородные газы с гомологами метана | Биогенная сера. Сероводород. Бессульфатность вод. Изменение окраски пород с красноватых тонов на зеленоватые, в результате восстановительных процессов, связанных с окислением нефти | Повышенное содержание йода в водах Метановый газ со следами гомологов метана |
Геологические предпосылки нефтегазоносности, помимо перечисленных, определяются наличием в разрезе коллекторов и флюидоупоров, а также присутствием структурных форм, в связи с которыми могут образоваться ловушки для нефти и газа. Если в стратиграфическом разрезе находят потенциально нефтегазоносные пласты-коллекторы, на территории, то
ищут и изучают структуры, которые могут способствовать созданию ловушек. К ним относятся следующие геологические тела.
- Антиклинальные поднятия с отдельными локальными антиклиналями, флексурами и структурными носами на крыльях.
- Склоны тектонических поднятий с несогласиями в потенциально нефтегазоносных горизонтах и перекрывающих его отложениях, экранирующие потенциально нефтегазоносный горизонт поверхности разломов.
- Поднятия типа соляных куполов и грязевых вулканов.
К настоящему времени эта работа практически для всей территории земного шара уже проделана, и месторождения, напрямую отражающиеся на земной поверхности, выявлены и отработаны. Познание недр идет на все большую глубину, и геологическое картирование все в большей степени становится методом, объединяющем, синтезирующем другие виды геологических работ.
2.11.2. Аэрокосмические методы.
| Лицом к лицу лица не увидать Большое видится на расстоянии С.Есенин |
Аэрокосмические методы применяются всюду, где средствами картографии изображаются объекты и процессы, происходящие в природе. Преимущество аэрокосмических методов заключается в том, что благодаря фотогенерализации, геологические тела предстают перед наблюдателем в их естественных границах и соотношениях с другими телами. Однако при применении аэрокосмических методов для нефтегазогеологических работ нужно иметь в виду, что нефть и газ находятся на глубине, а на снимках видна исключительно земная поверхность, ее ландшафт. Иногда говорят о «рентгеноскопическом эффекте» аэрокосмических методов о прогнозе нефтегазоносности какого-то глубинного горизонта. Но это означает лишь то, что благодаря системным свойствам Земли, ее глубинное строение отражается на земной поверхности и в ландшафте. Понятно, что на снимках выделяются только линии и пятна, образованные фототоном (участками с различной степенью потемнения снимка) и фоторисунком (территорий с различной структурой фотоизображения).
При аэрокосмосъемках регистрируются различные количественные характеристики электромагнитного излучения, солнечной радиации, отраженной от поверхности Земли и собственного теплового излучения земной поверхности и атмосферы. В настоящее время аэрокосмические методы, использующиеся в нефтегазовой геологии, составляют обширную группу, которую удобно классифицировать по различным признакам (табл. 22).
Аэрокосмические методы применяются в больших объемах на начальных стадиях изучения территории, при переинтерпретации устаревших геологических и геофизических данных. При этом общий принцип заключается в том, что масштаб применяемых снимков соответствует масштабу производимых работ.
Таблица 22.
Аэрокосмические методы, применяемые при нефтегазогеологическх исследованиях.
| Природа фиксируемого излучения | Пассивные (фиксируется отраженное от земли солнечное или собственное излучение Земли). | Активные (фиксируется отраженное от земли искусственное излучение). | |||||||||||
| Используемый диапазон излучения | (0,1-0,4 мкм) Ультрафиолетовая – люминесцентная съемка | Видимый и ближний ИК диапазон (0,4-0,7-1,1 мкм) | 10-15 мкм Тепловая (инфракрасная) | 0,3-100 см Радиолокационная | |||||||||
| Черно-белая | Цветная | Много- зональная | |||||||||||
| Высота полета и характеристики съемок | Аэросъемка | Космическая съемка | |||||||||||
| Низковысотная 1-3 км | Средневысотная 5-7км | Высотная 10-20 км | Детальная 180-400 км | Локальная 180-400 км | Региональная 500-1000 км | Глобальная более 1000км | |||||||
| Носители съемочной аппаратуры | Вертолет, самолет | Самолет | Высотный самолет | Низкоорбитные спутники | Низкоорбитные спутники, орбитальные станции | Искусственные спутнки Земли | Искусственные спутнки Земли, межпланетные станции | ||||||
| Масштаб | 1:1000 - 1:10000 | 1:10000 - 1:50000 | 1:5000 -1:100000 | 1:100000 - 1:500000 | 1:500000 - 1:1000000 | 1:1000000 - 1:10000000 | 1:10000000 - 1:50000000 | ||||||
| Охват территории | менее 100 кв.км | менее 1000 кв.км | менее 10000 кв.км | менее 10000 кв.км | от десятков тыс. до млн.кв.км | несколько млн.кв.км | от дес. млн.кв.км до видимого диска Земли | ||||||
| Разрешение* | Сантиметры | Десятки сантиметров | Метры | Метры | Десятки метров | Сотни метров | Километры и более | ||||||
| Съемочная аппаратура | Фотоаппарат | Телевизионная камера | Сканер | Тепловизор | Радар | ||||||||
| Ориентировка оптической оси аппарата | Плановая (оптическая ось аппарата наклонена к вертикали менее, чем на 3º) | Перспективная (оптическая ось аппарата наклонена к вертикали более, чем на 3º) | |||||||||||
· Иногда в рекламных материалах и паспортах указываются меньшие разрешения. Они относятся к практически недостижимым идеальным условиям.
Ультрафиолетовая съемка. Атмосфера Земли интенсивно поглощает ультрафиолетовое излучение, поэтому применение ультрафиолетовых съемок не получило широкого распространения. С другой стороны, углеводороды способны светиться при облучении ультрафиолетом. Поэтому люминесцентная съемка используется для обнаружения нефти и газов – чаще всего не природных месторождений, а техногенных загрязнений.
Съемка в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне. Глаз человека видит изображение в интервале примерно от 0,4 (фиолетовый цвет) – 0,75 (красный цвет) мкм. Свойства излучения ближнего инфракрасного (ИК) диапазона очень близки к свойствам видимого спектра, их воспринимают фотопленки и другие датчики и их обычно используют совместно со съемками в видимом цвете. Съемку ведут в широкой полосе видимого и ближнего ИК спектра, или же в отдельных узких зонах. В настоящее время существуют многочисленные варианты узкополосных съемочных аппаратов. При этом съемка в коротковолновой части спектра рекомендуется при работах на шельфе, так как это излучение проходит сквозь воду, а также в пустынных засушливых регионах. Однако геологи больше любят работать с ближней инфракрасной областью спектра, так как на этих изображениях строение территории выступает обычно наиболее наглядно. Изображения можно визуализировать в монохромном (черно-белом), или полихромном (цветном) виде. Изображения, полученные в отдельных узких зонах спектра можно кодировать в различные цвета, и соединять друг с другом складывая их, вычитая, и делая различные другие математические действия, так, чтобы интересующий исследователя объект выглядел наиболее выразительно. Для этого, только нужно знать, что именно интересует исследователя, где это находится и как выглядит.
Инфракрасная съемка фиксирует тепловое излучение поверхности Земли как собственное, так и отраженное от земли солнечное. Материалы инфракрасной съемки используют для установления границ горных пород с различной теплоемкостью, которая предопределяется различным литологическим составом. Разрывные нарушения, особенно обводненные, отчетливо читаются на снимках в виде темных полос за счет испарения воды и охлаждения пород в зонах разрывов.
Месторождения нефти и газа также сопровождаются тепловыми аномалиями в результате жизнедеятельности живущих в месторождении бактерий. Важным применением тепловых снимков является контроль промышленных стоков, загрязнениями акваторий аварий на нефтепроводах, пожары.
Радиолокационная съемка основана на способности геолого-геоморфологических объектов по-разному отражать узконаправленные на них радиоимпульсы сантиметрового диапазона. К недостаткам метода относится сравнительно низкое разрешение, к достоинствам – всепогодность (возможны также съемки и в ночное время), выразительное изображение структур, проникновение под слой растительности и почвы.
Характеристики изображений, связанные с высотой полета приблизительны, потому, что они зависят также от применяемой аппаратуры. Тем не менее, очевидно, что чем больше высота полета, тем значительнее обзорность получаемых изображений и тем меньше размер деталей, которые мы можем разглядеть. Остальные упомянутые в таблице виды съемок не требуют каких-либо пояснений.
Чтобы извлечь из снимка геологическую информацию, его необходимо отдешифрировать – распознать в линиях и пятнах геологические объекты, которые они отражают. Наилучшим образом на снимках дешифрируются разломы и трещины. Они выделяются в виде прямых линий, называемых линеаментами - отрезками рек, границами фототона и фоторисунка. Неплохо выделяются антиклинальные складки, солянокупольная тектоника и грязевые вулканы. Наилучшим образом на снимках отражаются проявления новейшей и часто - современной тектоники. Дешифровочные признаки, элементы ландшафта и, следовательно, особенности фотоизображения отражающие один и тот же геологический объект могут отличаться друг от друга в различных геологических контекстах, ландшафтных условиях, и на разных снимках.
* * *
Широкое применение аэрокосмических методов в практике нефтегазопоисковых работ связано с большой их результативностью при незначительных затратах труда и средств. Эти методы позволяют точнее нацеливать дорогостоящие геофизические и буровые работы, сокращать их объем, ускорять время проведения геолого-структурной съемки. Аэрокосмические методы могут применяться, как самостоятельный вид работ, а могут входить как обязательная составляющая в комплекс работ по геологическому картированию и других нефтегазогеологических работ, являясь основой для интерполяции точечных наблюдений, своеобразным «информационным цементом» для других геологических данных.
Аэрокосмический метод – косвенный. Он обязательно требует подтверждения наземными работами.
2.11.3. Буровые работы.
| Истина - на основании долота. |
Разнообразные буровые работы – самые дорогостоящие и времяемкие в комплексе нефтегазогеологических исследований. Из назначения скважины вытекает тот типовой набор геолого-геофизических исследований, который в ней проводится и в большой степени влияет на ее стоимость.
При планировании места заложения скважины составляется геолого-технический наряд, в котором по установленной форме приводятся все сведения, которые могут понадобиться буровому мастеру при ее бурении. Это литолого- стратиграфический разрез с предполагаемыми мощностями, необходимые параметры бурового раствора, виды бурового инструмента и диаметры труб, возможные осложнения при бурении, виды и глубины отбора проб и аналитических работ. Геолого - технический наряд составляется на основе всех имеющихся данных о территории, аналогий и теоретических моделей. Краткая сводка различных видов скважин приведена в таблице 23. На рис. 2.3. приведена карта размещения глубоких и сверхглубоких скважин и глубинных сейсмических профилей на территории России и прилегающих территорий.
Рис. 2.3. Карта расположения глубоких и сверхглубоких скважин
и глубинных сейсмических профилей (По Ершову, 1986).
1 – буровые скважине, а – сверхглубокие и б – глубокие,
2 сейсмические профили существующие, 3 – планируемые.
Таблица 23.
Классификация скважин и их характеристика
| Вид скважин | Назначение | Краткая характеристика |
| Опорные | Изучение литолого-стратиграфических характеристик разреза и перспектив нефтегазоносности до фундамента, или на максимально возможную глубину. | Закладывается на участках максимально полного разреза. Работы ведутся с максимально возможным отбором керна и шлама и полным комплексом ГИС и опробованием перспективных на нефть и газ горизонтов. Самый дорогой вид скважин, бурятся 1 на тыс. кв. км. |
| Параметрические | Изучение литолого-стратиграфических характеристик разреза нефтегазоперспективных зон или ранее не вскрытых частей разреза, взаимоотношений стратиграфических комплексов, изучение геофизических параметров разреза, его гидрогеологических, термобарических характеристик, оценка перспектив нефтегазносности. | Закладываются в точках предположительно максимально информативных для выявления локальных стуктур, или профилями. Данные увязываются с региональными геофизическими работами. Бурятся с максимально возможным отбором керна и шлама в перспективных частях разреза, полным комплексом геофизических исследований. Бурятся до фундамента, или на технически доступную часть разреза (реально - потенциально нефтегазоносную часть разреза). |
| Структурные | Построение структурной карты. Выявление и детализация строения перспективных объектов, прослеживание тектонических нарушений и т.д. | Закладываются по сетке на перспективных структурах. Неглубокие и многочисленные скважины, бурятся до определенного маркирующего горизонта, дают косвенные данные о структуре. Отбор керна и шлама только по достижении проектного горизонта. Вытесняются сейсмическими работами |
| Поисковые В последствии могут использо-ваться как разведоч-ные | Выявление новых промышленных месторождений, залежей в обособленных блоках и частях разреза. | Закладываются в точке с максимальной вероятностью обнаружения залежи. Проводится поинтервальный отбор керна по части разреза, не изученному бурением и сплошной отбор в предполагаемых продуктивных интервалах. Проводится полный комплекс промыслово-геологических исследований, отбор шлама, опробование пластоиспытателем в процессе бурения. В настоящее время бурятся до глубин 1,5 – 5,5 км. |
Продолжение таблицы 23.
| Разведочные (впоследствии могут использоваться как эксплуатационные) | Оценка запасов по промышленным категориям и сбор данных для составления проекта разработки. | Бурятся на площадях с установленной нефтегазоносностью, в точках, предположительно максимально информативных для характеристики залежи. Отбор керна в интервалах залегания продуктивных горизонтов, промыслово-геофизические исследования, опробование в процнссе бурения пластоиспытателями и испытание продуктивных горизонтов после окончания бурения, пробная эксплуатация. |
| Эксплуатационные | Опытно-промышленная эксплуатация разведываемых залежей, доразведка разрабатываемых объектов, скважины предназначенные для обеспечения оптимальных режимов эксплуатации и контроля за разработкой. | Бурятся на небольших месторождениях, для эксплуатации дополнительных скважин иногда используются уже готовые разведочные скважины. |
| Специальные | Обеспечение процесса разработки и ее контроля | Нагнетательные, наблюдательные и т.д. По возможности для специальных целей используются уже пробуренные скважины. |
| Технические | Обеспечение жизнедеятельности месторождения | Скважины, поставляющие воду, служащие для захоонения отходов и т.д. |
2.11.4. Геохимические методы
Геохимические методы поисков залежей нефти и газа связаны с тем, что идеальных покрышек в природе не существует, и углеводороды проникают на поверхность Земли и в приповерхностные части атмосферы. В практике нефтегазопоисковых работ выделяются следующие задачи проведения геохимических работ.
- Геохимические поиски, направленные на выявление приповерхностных аномалий, отражающих возможную продуктивность глубинных геоструктурных элементов.
- Глубинный (разноуровенный) прогноз нефтегазоносности и выявление продуктивных пластов по результатам бурения поисково-разведочных скважин.
Ведущими в традиционном комплексе прямых геохимических поисков являются следующие виды.
1. Газо-геохимические методы, основанные на поисках качественных и количественных аномалий углеводородных и неуглеводородных газов в породах (в почве, подпочвенных отложениях, водах, приземной и подземной атмосфере). В результате выделяются прямые и косвенные показатели нефтегазоносности недр. К прямым показателям относится обнаружение углеводородных газов - метана и его гомологов, а к косвенным – неуглеводородных компонентов - гелия, радона, ртути и др. Они фиксируют зоны повышенной проницаемости пород, разломов, очагов разгрузки подземных вод.
2. Гидрогеохимические методы, основанные на изучении закономерностей изменения солевого, компонентного, микроэлементного и газового состава вод в зонах массопереноса углеводородов.
3. Биогеохимические основываются на явлениях биохимического взаимодействия живого вещества и углеводородов. В результате регистрируются культуры бактерий, избирательно окисляющих метан и его гомологи в почвах и подпочвенных образованиях.
4. Литогеохимические методы включают три вида съемок – литохимические, минералогические, литофизические. В основе методов лежат факт изменения физико-химических свойств пород под воздействием мигрирующих углеводородов.
При исследованиях в скважинах применяются:
- Газовый каротаж, основанный на определении содержания и состава углеводородных газов и битумов в промывочной жидкости. Газы из бурового раствора выделяются вакуумной дегазацией.
- Анализ выделенных газов, а также анализ образцов керна и шлама.
* * *
Распространенность геохимических методов связана с их сравнительно низкой стоимостью.
2.11.5. Геофизические методы.
| Зри в корень. Козьма Прутков |
2.11.5.1. Общее представление о геофизических методах.
В настоящее время основные сведения о недрах мы получаем косвенным путем, на основании дистанционного изучения физических свойств Земли и ее частей. Эти методы получили название геофизических, а сама наука – геофизики. Геофизика включает две части.
- Общую геофизику литосферы (физику Земли), изучающую строение Земли в целом.
- Прикладную геофизику, изучающую верхние части земной коры. В прикладной геофизике существуют два самостоятельных направления.
- Разведочная (полевая геофизика). Главная задача разведочной геофизики - поиски и разведка полезных ископаемых. Кроме того, ее методы используются для решения различных практических задач в области инженерной геологии и в других областях.
- Геофизические исследования скважин (ГИС, промысловой геофизики, каротаж [4] [1])
Эти методы используют одни и те же физические поля - гравитационное, электрическое, магнитное, электромагнитное, но отличаются по решаемым задачам. В нефтегазовой геологии используются методы прикладной геофизики.
2.11.5.2. Методы разведочной (полевой) геофизики.
Перечень основных методов разведочной геофизики и их краткая характеристика приведены в табл. 24.
Гравитационные методы, гравиразведка. Физической основой гравиразведки является способность различных по плотности горных пород создавать различные изменения в гравитационном поле. На Земле сила тяжести зависит не только от плотности слагаемых данный участок Земли горных пород, но и от широты пункта наблюдения, а также ряда других факторов. Поэтому для геологоразведочных целей вычисляют аномалии, как результат измерения, из которого вычтено поле идеализированной Земли. В результате гравиметрических работ получают количественные и качественные плотностные характеристики исследуемого объекта в виде схем, карт, разрезов, распределения особых точек и других.
Таблица 24.
Основные методы разведочной геофизики
| Физическое поле | Физическое свойство | Метод и его разновидности | Измеряемый параметр |
| Гравитационное | Плотность (σ), пористость (kп) | Гравиметрическая разведка, | Ускорение притяжения и вторые производные потенциала притяжения |
| Магнитное | Магнитная восприимчивость (א).Остаточное намагничивание (Jr) | Магнитная разведка | Модуль полного вектора магнитного поля, компонента напряженности магнитного поля (вертикальная). |
| Электрического тока постоянного, или переменного | Электрическое (омическое) сопротивление (ρ) | Электропрофилирование Электрозондирование | Распределение потенциала электрического поля на земной поверхности и внутри скважин. Электрический и магнитный веторы переменного электромагнитного поля |
| Упругих (сейсмических) колебаний | Модуль Юнга (Е) Коэффициент Пуассона (σ) Скорость распространения продольных упругих колебаний (ν) | Сейсмологические исследования строения земной коры. Корреляционный метод изучения землетрясений (КМИЗ). Сейсморазведка методом преломленных волн (МПВ), в т.ч. корреляционным (КМПВ). Сейсморазведка методом отраженных волн (МОВ) и др. | Время (сек) и скорость распространения отраженных и преломленных волн от пункта возбуждения, до пункта приема колебаний. |
| Термическое | Теплопроводность (λ). Теплоемкость (С) | Съемка земной поверхности в инфракрасных лучах (10-20 мкм) | Радиационная температура |
| Электро- магнитное | Радиоактивное излучение | Гамма - съемка, | Радиоактивность |
Гравиразведка наиболее эффективна при изучении вертикальных и субвертикальных границ раздела плотностей, при поисках хорошо локализованных объектов. Важными достоинствами гравиразведки является ее относительная дешевизна и оперативность проведения.
Магнитные методы (магниторазведка) основаны на различии в интенсивности намагничивания горных пород в магнитном поле, благодаря чему в окружающем их пространстве возникают магнитные аномалии. Магнитные свойства пород меняются и в толщах, перекрывающих залежь нефти в ее окрестностях под действием мигрирующих углеводородов. Это позволяет применять магниторазведку как прямой метод поисков нефти.
Магниторазведка относится к числу рекогносцировочных, поисковых методов благодаря своей дешевизне и оперативности. Обычно ею решаются следующие задачи.
- Изучение общего геологического строения земной коры в районах закрытых молодыми осадочными отложениями, или водами морей, тектоническое районирование таких территорий.
- Трассирование разломов, даек, жил и других геологических тел, контролирующих месторождения нерудных полезных ископаемых;
- Микромагнитные наблюдения с целью определения главных направлений трещиноватости и тектонических напряжений в осадочных толщах.
Электрические методы (электроразведка) основаны на изучении аномалий распределения электрических характеристик недр. Существует два вида электрических характеристик горных пород – электрическое сопротивление и электрическая поляризуемость – способность среды накапливать и отдавать электрические заряды.
В зависимости от применяемых электрических токов различают электроразведку методами постоянного тока и методами переменного поля.
К методам постоянного тока относятся:
- электропрофилирование – измерение удельного сопротивления пород на одной, или двух глубинах по заранее заданным направлениям. Применяется при решении структурных задач, выявления и прослеживания контактов пород с различными электрическими свойствами.
- электрозондирование – определение мощности и глубины залегания горизонтальных, или полого залегающих слоев, отличных по электрическому сопротивлению. Глубина исследования, в зависимости от задач и применяемых методик – от нескольких метров до нескольких километров.
- метод естественного поля – применяется для поисков рудных (сульфидных) месторождений;
Методы переменного поля разделяются на методы токов низкой (до 1000 герц) и высокой частоты. В настоящее время методы электроразведки применяют для решения широкого круга геологических задач, основные из которых, следующие.
- При региональных исследованиях - определение глубины залегания слоев повышенной проводимости в нижней части коры и верхней мантии, кристаллического фундамента, разломов в фундаменте и осадочном чехле, расчленение осадочного чехла, прослеживание зон выклинивания литологических комплексов;
- При детальных работах – изучение рельефа поверхности фундамента, выделение и прогнозирование локальных структур в осадочном чехле, поиски локальных подсолевых структур, картирование надвигов и поднадвиговых структур, поиски рифов, литологически, стратиграфически и литологически экранированных ловушек
- Прямые поиски нефти как области с аномально высоким удельным сопротивлением.
| Бросая в воду камешки, следи за кругами, ими образуемыми, иначе бросание это будет пустой забавою Козьма Прутков. |
Сейсмические методы. Главная группа из геофизических методов изучения недр, но они и самые дорогостоящие. Именно с помощью сейсмических методов геофизикам удалось обнаружить в недрах границы раздела и выделить основные геосферы. Сейсмика изучает поле упругих сейсмических во