Белоносов А.Ю., Курчиков А.Р. (НИИГиГ ТюмГНГУ)

Технология комплексного применения тепловых, радиоактивных, геохимических и микробиологических исследований разработана для выявления нефтегазоперспективных объектов в разных физико-географических и геологических условиях и апробирована в период с 1987 по 2000 гг. на площадях и структурах Широтного Приобья Западной Сибири (более 35 участков). Уже на начальной стадии полевых работ одновременно измеряются геофизические параметры, отбираются грунты и снежные пробы для геохимических и микробиологических исследований в одних и тех же пикетах наблюдений.

Важный этап технологии — комплексирование полученных во время полевых работ замеров с результатами геологической и геодинамической переинтерпретации сейсморазведочных данных, ГИС, аэрокосмодешифрирования, а также при необходимости и гравимагниторазведки. На конечном этапе на структурно-тектоническую карту района в разломно-блочном варианте с элементами геодинамики выносятся участки, наиболее перспективные для обнаружения залежей нефти и газа.

Предлагаемый комплекс исследований начал формироваться в середине 80-х годов при опытно-методических работах в Шаимском нефтегазоносном районе с применением тепловизорной съемки с самолета АН-30. Были проведены первые комплексные полевые работы с наземной геотермической и газогеохимической съемками по снегу для привязки тепловизорных аномалий. Полученные данные подтвердились в результате разведочного и эксплуатационного бурения на Узбекском месторождении, в частности, на структурах: Мысовой, Турской, Южно-Турской, Хултурской, Андреевской, Усть – Иусском валу; в начале 90-х годов в Вартовском НГР на месторождениях: Орехо-Ермаковском, Южном, Нежданном, Ваньеганском, Ай-Еганском, Рямном, в южной части Ершового, Полуденном, Никольском, в северной части Кошильского, а также поискового бурения на локальных поднятиях: Восточно–Никольском, Южно–Тюменском, Северо–Тульеганском и разведочное на Северо-Курраганской структуре.

В 1998-1999 гг. в наземные комплексные исследования с целью доразведки Западно-Могутлорского месторождения и проведения разведочных работ в юго-восточной части Могутлорского лицензионного участка был введен микробиологический анализ для изучения активности и концентрации углеводородокисляющих бактерий в приповерхностном слое. Стандартная часть метода хорошо себя зарекомендовала при доразведке месторождений Татарии и Башкирии. Специальная часть метода (динамический анализ) была разработана в НИИГиГ ТюмГНГУ и опробована в 1998-1999 гг. (привлекались специалисты-микробиологи ОАО «Экогеос», г.Тюмень).

В 2000 г. в комплекс полевых работ включены исследования грунтов на микроэлементы (Мо, V, Mn, Hg, Ni, Co, W и др.). Связано это с тем, что за последние 5-6 лет петербургскими геологами в Европейской части России над залежами УВ были зафиксированы кольцевые аномалии по микроэлементам. Работы на Тетеревском месторождении Западной Сибири подтвердили факт наличия кольцевых аномалий.

В результате проведенных измерений на моноклинальном залегании отложений (по сейсмическим данным) нами выделены аномальные зоны. При более детальных сейсморазведочных работах (2D или 3D) установлено, что они совпадает либо с локальным малоамплитудным поднятием, либо со структурным носом, либо с литологической или структурно — тектонической ловушкой УВ, ранее не откартированной сейсморазведкой. Кроме того, полевые измерения на конкретном куполовидном поднятии позволяют сделать заключение о его продуктивности.

2. Теоретические предпосылки постановки исследований.

Тепловые, геохимические и микробиоло-гические исследования на протяжении геологического изучения Западной Сибири были единичными, фрагментарными. За последние 8-10 лет физическими, натурными экспериментами, математическим и физи-ческим моделированием показано, что над месторождениями (залежами) углеводородов имеются обширные субвертикальные ослабленные зоны различных наложенных друг на друга систем трещиноватости, по которым осуществляется интенсивная вертикальная миграция углеводородов к земной поверхности.

В целом данный перенос вещества осу-ществляется фильтрационно-диффузионным путем. Углеводороды, достигнув зоны аэрации (приповерхностный слой 2-3 м), окисляются при взаимодействии с сульфатными водами, с озоном, возникающим за счёт радиолиза и поступающим из атмосферы, а также под действием биогенного окисления (за счёт бактерий, поглощающих и окисляющих УВ, а затем отмирающих с последующим раз-ложением). Так как все эти процессы идут экзотермическим путем, глубинный тепловой поток, поступающий к земной поверхности по субвертикальным зонам трещиноватости, в результате тепломассопереноса усиливается в приповерхностном слое в 2-3 раза, образуя над залежами УВ на поверхности Земли контрастные тепловые аномалии. Из теории теплового поля Земли и из натурных экспериментов следует, что 50% тепла, поступающего к поверхности из земных недр, является радиогенным, т.е. возникшим при распаде радиоактивных элементов. Поэтому для однозначной интерпретации зафиксированных на поверхности Земли тепловых аномалий, необходимо учитывать естественное радиоактивное поле. Исследователи 60-70-х годов отмечали, что само по себе радиоактивное поле является «информативным» при поиске и разведке нефтяных месторождений. Об этом, в частности, свидетельствуют данные пониженных фоновых значений радиоактивности над нефтяными месторождениями Поволжья. Этот эффект тщательно изучен в лабораторных условиях специалистами под руководством известного физика-ядерщика академика АН СССР Г.Н. Флёрова.

Доказано, что «лёгкие»’ углеводородные газы, поступая к земной поверхности и взаимодействуя с приповерхностным веществом на уровне молекул, создают ионообменный слой (плёнку). Когда происходит его перенасыщение, радиоактивные (уран, торий, радий, калий) и редкие элементы (молибден, вольфрам, кобальт, марганец, хром и т.д.) выщелачиваются и вымываются, что фиксируется при альфа-,бета-,гамма-съемках.

Многочисленными геохимическими исследованиями на территории Западной Сибири установлено, что наиболее информативные показатели при поисках залежей УВ — это зафиксированные концентрации «тяжелых» (С₆-С₈) и ароматических (С₆-С₈) углеводородов в грунтах и снежном покрове. «Тяжелые» УВ (парообразные) обладают слабой мигрируемостью в отличие от «легких» (газообразных С₁-С₅) и имеют меньший радиус ореола рассеивания. Появление ароматических УВ в приповерхностном слое связано только с глубинным генезисом, не считая поверхностного загрязнения, и их практически не поглощают бактерии и другие организмы (например, грибки), питающиеся углеводородными эманациями. Изучение «легких» (С₂-С₅) УВ показало, что эффективность работ резко повышается, если все газохроматографические анализы проводятся в течение суток после отбора снежных проб. Это связано с тем, что снежный покров является адсорбентом для «легких» УВ — газов, а также областью жизнедеятельности психрофилов, бактерий, живущих в снежном покрове и питающихся этими газами.

Большое количество углеводородпогло-щающих, углеводородокисляющих бактерий в грунтовых и снежных пробах свидетельствует о наличии питательной среды, а значит о постоянном подтоке УВ — газов к земной поверхности.

Таким образом, комплекс тепловых, радиоактивных, геохимических и микробиологических исследований при наземных поисках и разведке нефтяных месторождений наиболее эффективен и несет две смысловые нагрузки, а именно: каждый последующий метод — «проверочный» для предыдущего; каждый метод информативен.

Комплексирование этих методов целесообразно уже на начальной стадии проведения полевых работ.

3.Полевые исследования.

Полевые исследования проводятся во все времена года непосредственно в мелких 2-метровых скважинах с заданным шагом вдоль сейсмопрофилей, но предпочтительнее зимой и весной (ноябрь – апрель), т.к. снежный покров прекрасно экранирует влияние всевозможных внешних эффектов, которые могут создавать помехи при измерениях. Полевой отряд составляет 8-10 человек. Комплексные полевые работы включают в себя:

1. Геофизические методы (разведочная геотермия, тепловые и радиоактивные шпуровые измерения), в результате которых над залежами УВ должны фиксироваться локальные положительные тепловые аномалии и пониженный естественный радиоактивный фон.
2. Газогеохимические методы (количест-венное определение в снежном покрове концентраций гомологов метана («легкий» ряд С1-С5), которые подвижны, летучи и легко поглощаются бактериями, а также «тяжелых» (С6-С8): гексана, гептана, октана и ароматических УВ (С6-С8): бензола, толуола, ксилола. Последние существуют в природе не в газообразной, а парообразной форме, менее летучи; ароматические УВ меньше поглощаются микроорганизмами, они мало подвижны, сохраняются длительное время и генетически связаны с залежами УВ, хотя и являются высокореагентоспособными, то есть вступают во взаимодействие с веществом, через которое мигрируют). Наличие газовых аномалий предполагает существование их источника, т.е. залежи УВ.
3. Литогеохимические методы (серия спектральных и специальных анализов грунтов, позволяющих определить концентрацию в почве целого ряда микроэлементов: Mo, Ni, Co, Сd, V, W, Cu, Hg и др.). Последние при определенных соотношениях между собой должны указать на наличие залежи УВ.
4. Метод разведочной микробиологии (изучение в приповерхностном слое бактерий как в статике — отдельно взятый временной срез, так и в динамике — несколько временных срезов. Наличие питательной среды — подтока УВ-газов к поверхности Земли способствует активности и концентрации углеводородокисляющих бактерий.

Кроме вышеперечисленных основных исследований проводятся дополнительные, необходимые для однозначной геологической интерпретации полученных материалов, в частности:

• для геофизических методов – петрофизическое изучение теплопроводности приповерхностных отложений в мелких скважинах для выделения тепловых аномалий, связанных с окислительными процессами;
• для геохимического метода – полевой гидрохимический экспресс-анализ растворов, полученных из мелких скважин с целью качественного изучения концентраций ароматических УВ. Анализы проб: на аммоний – для соблюдения «чистоты» отбора проб и установки геохимического фона; на ртуть и хлор для выявления наиболее «открытых» ослабленных дизъюнктивных зон.
• для микробиологического метода – поле-вой электрохимический экспресс-анализ раст-воров, полученных из отобранных образцов, для изучения окислительно-восстановительных обстановок, концентраций ионов водорода с целью выяснения условий жизнеобеспечения внедряемой в грунт ассоциации углеводородокисляющих микроорганизмов.

Комплексная интерпретация вышепере-численных данных позволяет очень точно диагностировать территорию исследований для прогноза ее нефтегазоносности.