Геохимические методы поиска месторождений нефти и газа

В зависимости от конкретных поисковых задач, объекта опробования и аналитических методов при геохимическом поиске нефти и газа (ГПНГ) используют 6 методов: атмогеохимический, битуминологический, литогеохимический, гидрогеохимический, биогеохимический и изотопно-геохимический.

По характеру используемых показателей выделяют прямые и косвенные методы.

Прямые – основаны на изучении полей концентраций УВ (газов и битумоидов), прямых показателей нефтегазоносности.

Косвенные - основаны на изучении полей концентраций химических элементов или соединений, минеральных новообразований, микрофлоры, физ-хим. характеристик сред, не связанных прями с залежью, но указывающих на ее возможное присутствие.

Кроме того, геохимические исследования могут проводиться в:

Ø верхней геохимической зоне (до 10 м), которая характеризуется активным водогазообменом, действием окислительных процессов и аэробных микроорганизмов

Ø нижней геохимической зоне (глубже 10 м), которая характеризуется затрудненным водогазообменом, восстановительной геохимической обстановкой, в которой мигрирующие вещества достаточно хорошо сохраняются. Естественно, что в нижней геохимической зоне вести геохимическое опробование более оправдано.

Атмогеохимический метод. Основной в комплексе ГПНГ. Основным объектом исследования являются газы, извлеченные из горных пород (керн, шлам, породы обнажений), буровых жидкостей, поверхностных и пластовых вод, которые изучаются с помощью газовой хроматографии.

Прямые поисковые признаки – аномальные концентрации углеводородных газов С_1-4 в сводовых, присводовых участках структур или в приповерхностных горизонтах разреза. Количественно рассчитывают контрастность УВ газов на аномальных участках (по отношению к фону).

Информативными являются такие прямые геохимические показатели, как

- отношение С₁/С_2-4. Высокие значения указывают на образование биохимического метана, а не на глубинные притоки

- отношение СН₄/С₂Н₄ и С₂Н₆/С₂Н₄, то есть предельных к непредельным УВ. Повышенные значения указывают на эпигенетичность УВ в породе.

- и другие

косвенными геохимическими показателями являются:

- аномальные концентрации радона и гелия – как показатели наличия путей миграции УВ

- аномалии СО₂ и Н₂S, как результат разрушения УВ газов

Битуминологический метод. Целью является выявление ореолов рассеяния жидких УВ нефтяного ряда в породе. Основан на представлении о миграции УВ от залежи к земной поверхности по зонам повышенной проницаемости. При этом широко используется техника химической битуминологии, УФ и ИК-спектроскопии, микроскопии, хроматографии.

Метод используется при поисково-оценочных и детальных геохимических работах в процессе проведения поискового, структурного, структурно-картировочного бурения.

Аномальные геохимические поля, как правило локальные, приуроченные к отложениям с хорошими коллекторскими свойствами (песчаники, алевролиты, карбонаты, в этих породах обычно пониженное содержание сингенетичного С_орг).

Благоприятные признаки на нефть и газ (относительно фона) – повышенное содержание ХБА, преобладание в его составе масляной фракции, распределение высококипящих алканов и изопреноидов соответствует нефтям.

Литогеохимический метод. Целью является выявление ореолов рассеяния химических элементов, минеральных новообразований и аномальных значений физико-химических свойств пород.

Эмпирически установлено, что при миграции УВ и неуглеводородных газов из залежей физико-химические свойства и минеральный состав пород меняется.

Метод применяется на региональном и поисковом этапах геологоразведочных работ на нефть и газ для подготовки объектов к поисковому бурению.

Поисковые показатели относятся к числу косвенных. Из них можно выделить три взаимосвязанных класса показателей – литохимический, минералогический и литофизический.

1) литохимические показатели – показатели распределения химических элементов в породах, а также окислительно-восстановительный потенциал Eh и щелочно-кислотный показатель рН. Признаком наличия нефтяных УВ являются аномально низкие (до отрицательных) величины Eh и аномально высокие рН.

2) Минералогические показатели – например, карбонатные новообразования (кальцит, доломит, сидерит, магнезит) свидетельствуют о воздействии углеводородов.

3) Литофизические показатели – в присутствии УВ происходит вторичное минералообразование и, как следствие, меняются некоторые физические свойства породы: оптические, магнитные. Например, взаимодействие УВ с оксидами железа смещает равновесие FeO←→Fe₂O₃ в сторону трехвалентного железа, ферромагнитные свойства которого выше, чем у двухвалентного.

Новообразующиеся минералы железа над месторождениями Н и Г: Fe(III) – магнетит, титаномагнетит, гематит… Fe(II) – пирит, пирротин, сидерит

Гидрогеохимический метод. Мигрирующие УВ способны взаимодействовать с подземными водами и изменять их вещественный состав и физические свойства.

Цель метода – выявление и локализация зон с аномальными полями физических параметров, солевого состава, водорастворенного ОВ.

Применяются такие методы исследования, как спектрофотометрия, ионометрия, хроматография и др.

Используется на региональном и поисковом этапах геологоразведочных работ на нефть и газ.

К прямым показателям нефтегазоносности относятся: содержание в воде УВ газов С_1-4 и органического вещества (Ароматические УВ, фенолы, фосфор, аммоний, йод …).

К косвенным относятся: тип вод и характер минерализации, содержание в водах Cl, Ca, Mg, Na, Br и др., а также рН и Еh воды.

Биогеохимический метод. Живое вещество также взаимодействует с мигрирующими к поверхности УВ. Метод применяется в двух модификациях:

1) геомикробиологический – изучение ареалов распространения микроорганизмов, окисляющих УВ в почвах, породах, поверхностных и пластовых водах;

2) фитогеохимический – изучение, форм и видов растений, их элементного состава в зависимости от состава горных пород, почв, вод, атмосферы

Биогеохимические показатели относятся к числу косвенных и указывают на возможное присутствие УВ аномалий. Метод обычно используют в комплексе с другими методами и используют на региональном и поисковом этапах геологоразведочных работ.

Изотопно-геохимический метод. Этот метод используется не для поиска геохимических аномалий, а для выяснения их генетической природы.

Метан и вторичные карбонатные минералы, образовавшиеся в верхней части осадочного бассейна, где преобладает бактериальное разложение ОВ, обогащены легким изотопом углерода, δ¹³С = от -60 до -95‰. При погружении осадков главную роль в преобразовании ОВ играют термические процессы. В ГФН образуется метан с δ¹³С = от -57 до -35‰, а в зоне газообразования изотопный состав еще больше утяжеляется δ¹³С = от -30 до -20‰.

Применение изотопно-геохимического метода при региональных геохимических работах позволяет разбраковать выявленные геохимические аномалии, то есть выяснить, какие из них имеют глубинное происхождение, а какие поверхностное, биогенное. А при детальных работах – можно выявлять продуктивность конкретной части геологического разреза, прогнозировать местоположение продуктивных пластов и тип залежи (нефть, газоконденсат или газ).

Эффективность каждого геохимического метода значительно возрастает при комплексном его использовании с другими поисковыми методами.

Цели, задачи и содержание геохимических исследований

Геохимические работы могут проводиться:

1) в комплексе – с разномасштабными дистанционными, геологическими, геофизическими и буровыми работами для изучения литофизической и литохимической характеристики пород, выявления аномалий, оценки перспектив нефтегазоносности площадей, подготовки к поисковому бурению

2) самостоятельно – геохимические съемки специального (тематического, ревизионного) и нефтегазопоискового назначения

Цели:

1. оперативная заверка выявленных фотоаномалий

2. выявление аномалий для постановки геофизических задач

3. ранжирование локальных объектов по степени перспективности до постановки поискового глубокого бурения

4. уточнение места заложения поисковых скважин

5. Оконтуривание залежей и выявление продуктивных пластов в процессе поискового бурения

Задачи геохимических исследований.

На региональном этапе (масштаб 1:200000 и мельче):

1. Выявление региональных аномалий по показателям нефтегазоносности
2. Районирование территории для проведения площадных геохимических работ (по ландшафтным и геоморфологическим условиям)
3. Составление опорных геохимических разрезов и выявление в них границы между верхней и нижней геохимическими зонами
4. Выделение опорных горизонтов для проведения площадных геохимических работ

И др.

На поисковом этапе (масштаб 1:200000 и крупнее) объектами работ являются районы с уже установленной или возможной нефтегазоносностью, выявленные на региональном этапе: