Методика и стадийность геохимических поисков нефтегазовых месторождений

Несмотря на то, что залежи нефти и газа располагаются гораздо глубже, чем рудные тела, геохимические методы поисков нефти и газа основаны также на изучении ореолов рассеяния. Эти ореолы являются газовыми. Методы их исследования относятся к атмогеохимическим. В образовании этих ореолов принимают участие легкие и подвижные углеводородные соединения.

Легкие компоненты нефтяных углеводородов непрерывно, хотя и очень медленно, мигрируют из залежей нефти и газа через выше­лежащие слои в атмосферу. Механизм миграции углеводородов изучен еще недостаточно, но, очевидно, основную роль в миграции играет диффузия. Экспериментальные данные показывают, что диффузия газов происходит сквозь среды, которые в обычных условиях считаются для этих газов надежной преградой. Например, в лабораторных усло­виях была доказана возможность диффузии гелия сквозь стекло, водорода сквозь пластину и никель. Таким образом, существует вполне реальная возможность медленного проникновения углеводородов даже сквозь так называемые непроницаемые покрышки — слои глины, камен­ной соли и др. Кроме диффузии углеводородов сквозь ненарушен­ные пачки осадочных пород, утечка газа возможна сквозь тектони­чески ослабленные зоны — сбросы, зоны трещиноватости и т. д. Влияние тектонических дислокаций на направление потоков рассеяния углеводородов сильно осложняет картину образования их ореолов рас­сеяния.

Наличие ореола рассеяния прежде всего проявляется в появлении повышенного содержания углеводородов в почвенном воздухе. Микро­анализ содержания углеводородов в почвенном воздухе и составляет сущность метода газовой съемки, предложенного в 1932 г. и в дальнейшем разработанного В. А. Соколовым и его сотрудниками.

Пробы почвенного воздуха для анализа берут при газовой съемке пробоотборником с глубины 2—4 м из мелких скважин небольшого диа­метра через каждые 100—200 м вдоль профилей, расстояние между кото­рыми 0,5—2 км.

При анализе в поле почвенный газ очищают от примеси атмосферной углекислоты пропусканием через раствор едкого натрия, а затем сжи­гают в специальной камере и по количеству вновь образованной при сжи­гании углекислоты измеряют общее содержание углеводородов в почвен­ном воздухе.

В лаборатории исследуемую пробу газа очищают от углекислоты, водяных паров и других примесей и пропускают через ловушку с жидким воздухом. При низкой темпе­ратуре из газа вымерзают тя­желые углеводороды (тяжелая фракция), а более легкие — метан и этан (легкая фракция) — попадают в камеру, где сго­рают при соприкосновении с раскаленной нитью из пла­тины. Вследствие повышения при сжигании легкой фракции температуры окружающей среды тепловые потери платиновой нити уменьшаются, что увели­чивает ее электрическое сопро­тивление. Таким образом, со­держание легкой углеводород­ной фракции в газовой пробе мо­жет быть установлено по отсче­там чувствительного гальванометра, включенного в мостик сопротивлений, одним из плеч которого служит платиновая нить. Содержание тяжелой фракции устанавливают по отсчетам манометра системы Мак-Леода.

Еще большей чувствительностью и разрешающей способностью обладает хрома тографический анализ, основанный на разделении углеводородов по температуре их сжигания в вертикальной стеклянной колонке со слоистым распределением температур. Чувстви­тельность хроматографического метода обеспечивает получение резуль­тата с точностью до 10^-3%, а разрешающая его способность позволяет определить не только легкую и тяжелую фракции, но и отдельные угле­водородные соединения, что особенно важно для тяжелых углеводородов, характерных для нефтей.

Содержание легкой и тяжелой углеводородных фракций в почвенном воздухе или в породах, отобранных из скважины, наносят на графики и карты. Для каждого изучаемого района устанавливают нормаль­ный фон содержаний газа, относительно которого выделяют газовые ано­малии. Смещение газовых аномалий относительно нефтяных и газовых месторождений представляет обычное явление, что указывает на боль­шую роль тектонических и литологических условий при миграции неф­тяных углеводородов. Значительную помеху для газовой съемки пред­ставляет образование в почве и подпочве в результате биохимических процессов довольно больших количеств (до 10^-3%) метана. Поэтому наи­большее диагностическое значение при проведении газовой съемки имеют этан, пропан и бутан.

Используя структурно-поисковые или взрывные сейсморазведочные сква­жины, можно проанализировать на углеводороды образцы горных пород с глубин несколько десятков метров» Изучение концентрации углеводородов в образцах пород, взятых с таких глубин, подтверждает в ряде случаев существование ореола рассеяния углеводородов над нефтяными и газовыми залежами.

Образцы почвы или горных пород из более глубоких слоев могут быть подвергнуты люминесцентному анализу. Люминесцен­ция, возникающая при облучении битуминозных веществ ультрафиоле­товыми лучами, тем интенсивнее, чем большее количество углеводородов нефтяного месторождения задерживается в земной коре и покрывающем ее слое почвы.

Своеобразный геохимический метод поисков нефтяных месторожде­ний — микробиологический — разработан Г. А. Могилев-ским. Среди микробактериальной фауны, присутствующей в почве, имеются бактерии, разлагающие углеводороды. Присутствие этих бакте­рий в повышенных количествах свидетельствует о наличии для них бла­гоприятной питательной среды — углеводородов в ореоле рассеяния нефтяного или газового месторождения. Присутствие этих бактерий должно быть более чувствительным признаком ореола рассеяния, чем сами углеводороды, концентрация которых не может превзойти извест­ный предел из-за их разложения в результате микробиологических про­цессов.

По существу все перечисленные геохимические методы поисков нефти и газа основаны на обнаружении различными индикационными способами в поверхностных слоях земли ореола рассеяния углеводородов, источники которых находятся на большой глубине. Этим они существенно отличаются от радиометрического метода съемки, использующего косвен­ное воздействие залежи нефти или газа на геохимическую обстановку вблизи дневной поверхности. Так как методы углеводородных геохими­ческих съемок, так же как и радиометрическая съемка на нефть и газ, преследуют одну и ту же цель — получение указаний на наличие залежей этих полезных ископаемых на глубине, они обычно проводятся как съемки, взаимно дополняющие одна другую.

Геохимические методы могут с большим основанием, чем какие-либо другие методы, претендовать на роль прямых методов поисков нефти и газа.

Геохимические методы применяют при рекогносцировочных (региональных) (1 : 200 000—1 : 100 000), поисковых (1 : 50 000— 1 : 25 000) и детальных (1 : 10 000—1 : 2000) работах.