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.