Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Изучение полей концентраций углеводородных газов в поверхностных природных сорбентах в связи с поисками и разведкой залежей нефти и газа в Западной Сибири

ВАК РФ 25.00.12, Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Изучение полей концентраций углеводородных газов в поверхностных природных сорбентах в связи с поисками и разведкой залежей нефти и газа в Западной Сибири"

На правах рукописи

ЗАВАТСКИЙ МИХАИЛ ДМИТРИЕВИЧ

ИЗУЧЕНИЕ ПОЛЕЙ КОНЦЕНТРАЦИЙ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ В ПОВЕРХНОСТНЫХ ПРИРОДНЫХ СОРБЕНТАХ В СВЯЗИ С ПОИСКАМИ И РАЗВЕДКОЙ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Специальность 25.00.12 - Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Тюмень, 2009

003464761

Работа выполнена в Тюменском государственном нефтегазовом университете

кандидат геолого-минералогических наук, член-корреспондента РАЕН, заслуженный геолог России

Рыльков Александр Владимирович

Тюменский государственный нефтегазовый университет

доктор геолого-минералогических наук Нежданов Алексей Алексеевич Тюменский научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий, г. Тюмень

Кандидат геолого-минералогических наук Никашкин Анатолий Михайлович Тюменское отделение Сургутского научно-исследовательского и проектного института нефтяной промышленности, г. Тюмень Ведущая организация ФГУП «Сибирский научно-исследовательский

институт геологии, геофизики и минерального сырья», г. Новосибирск

Защита состоится 2 апреля 2009 г. в 16 — на заседании диссертационного совета Д 212.273.05 в Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу: 625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 56, институт геологии и геоинформатики, аудитория 113.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТюмГНГУ по адресу: Тюмень, ул. Мельникайте, 72.

Отзывы, заверенные печатью учреждения, в одном экземпляре просим направлять по адресу: 625000, г. Тюмень, ул. Володарского - 56, Тюменский государственный нефтегазовый университет, ученому секретарю диссертационного совета. Факс (3452)-46-30-10, 39-03-46

e-mail: eksis2005@vandex.ru, t v semenovafelist.ru .

Автореферат разослан 28 февраля 2009 г

Ученый секретарь диссертационного совета, /. J

кандидат геолого-минералогических наук К/У 'V ' Т.В.Семенова

Научный руководитель:

Официальные оппоненты

Общая характеристика работы

Актуальность защищаемой работы. В последние годы в Западной Сибири проявляется необходимость освоения, объектов, неудобных для поиска и моделирования, что связано с исчерпанием фонда скоплений УВ, открытых, в основном, сейсморазведкой на основе антиклинальной теории. В этой ситуации становится очевидной недостаточность общепринятого комплекса поисково-разведочных мероприятий, проводимых до поискового и разведочного бурения.

В условиях, когда все методические усовершенствования сейсморазведки наталкиваются на концептуальное ограничение (объект исследования - не столько нефтегазоносность, сколько литолого-стратиграфические особенности разреза осадочного чехла), необходим поисково-разведочный метод, комплек-сирование которого с геофизическими методами даст принципиальное увеличение надежности прогноза нефтегазоносности территорий и локальных объектов. Такую возможность дают прямые нефтегазопоисковые методы, из которых наиболее обоснованными являются наземные геохимические съемки, которые в силу ряда причин не входят в общепринятый стандарт ГРР.

Представляемая работа имеет своей целью решить ряд технологических и теоретических проблем, препятствующих включению наземных геохимических методов поиска месторождений углеводородов (НГМПМ УВ) в стандартный комплекс ГРР, основываясь на 16-летнем опыте успешного их применения в Западной Сибири на обширной территории от Тюмени до Тазовской губы.

Таким образом, работа, направленная на совершенствование перспективного и необходимого для геологоразведочного процесса метода, основанная на обширном и качественном фактическом материале, представляется актуальной.

Цель работы. Повышение эффективности геохимических методов поиска и разведки залежей нефти и газа

Основные задачи исследований:

1. Усовершенствование технологии определения микроконцентраций природных газов;

2. Изучение закономерностей распространения концентраций метана и его гомологов в поверхностных средах (геохимических полей) на территориях с различными геологическими условиями;

3. Выявление геохимических критериев нефтегазоносности территорий и локальных объектов в условиях различных нефтегазоносных областей (НТО) Западной Сибири;

4. Выработка геологически обоснованных подходов к интерпретации геохимического сигнала, позволяющих комплексировать данные наземной геохимии с сейсморазведочными.данными по строению осадочного чехла, для по-

вышения надежности прогноза геологических границ;

5. Разработка методических и технологических рекомендаций по постановке НГМПМ УВ на различных стадиях геологоразведочных работ. Научная новизна:

1. Выявлены характеристики наземных геохимических полей продуктивных и непродуктивных территорий Западной Сибири на основе опыта геохимических исследований в пределах более чем двадцати участков;

2. Предложена миграционная модель, позволяющая связать поверхностные геохимические поля с нефтегазоносностью осадочного чехла;

3. Предложены основные принципы комплексной интерпретации геохимического сигнала и данных сейсморазведочных работ, позволяющие прогнозировать контур продуктивности залежей;

4. Предложены технологические приемы камеральной обработки геохимических проб, повышающие эффективность геохимических съемок.

Защищаемые положения:

1. Разработана миграционная модель, характеризующая функциональные связи между строением осадочного чехла (включая нефтегазонасыщен-ность коллекторов и эффективность экранирующих пород-покрышек), с особенностями изменения наземного геохимического поля.

2. Предложенные принципы интерпретации результатов наземных геохимических работ позволяют существенно повысить надежность выделения нефтегазоперспективных объектов и оптимизировать заложение поисковых, разведочных, а в некоторых случаях, и эксплуатационных скважин.

3. Новая технология организации и проведения геохимических съемок существенно повышает их геологическую и экономическую эффективность, что делает возможным включение их в общий цикл геологоразведочных работ на нефть и газ.

Практическая ценность. Использование результатов работы при постановке наземных геохимических исследованиях может значительно повысить их эффективность по следующим позициям:

1. На этапе полевых наблюдений - за счет внедрения наиболее адаптированной к условиям Западной Сибири технологии полевых наблюдений.

2. На этапе аналитических работ - за счет усовершенствования серийной аппаратуры под частную задачу анализа геохимических проб.

3. На этапе интерпретации данных - за счет учета новых представлений о механизме формирования геохимических полей, связанных с нефтегазоносностью осадочного бассейна и применения новых критериев при распознавании границ месторождения в структуре геохимического поля.

Апробация работы. Основные положения диссертации неоднократно докладывались на конференциях, посвященных проблемам нефтегазоносное™ недр Западной Сибири: на шестой и десятой научно-практических конференциях «Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО» (Ханты-Мансийск, 2003, 2007.), «XVII Губкинские чтения. Нефтегазовая геологическая наука -XXI век.» (Москва, 2004); «Перспективы нефтегазоносности ЗападноСибирской нефтегазоносной провинции» (Тюмень, 2004); «Состояние, тенденции и проблемы развития нефтегазового потенциала Тюменской области» (Тюмень, 2005); на всероссийском совещании «Эффективность и целесообразность применения наземных геохимических методов при проведении региональных и поисковых работ на нефть и газ на территории РФ» (Новосибирск, 2005).

Основные положения диссертации опубликованы в десяти научных статьях, в том числе, одна статья - в журнале, рецензируемом ВАК РФ.

Кроме того, основные положения работы доложены на научно-технических советах предприятий - заказчиков при защите отчетов по договорным работам на выполнение геохимических нефтегазопоисковых работ

Фактический материал: Получен автором во время работы в лаборатории геохимического картирования ЗапСибНИГНИ с 1991 по 1996 г. при выполнении плановых научно-методических исследований лаборатории, а так же при выполнении геохимических работ ООО «ЭКСИС» с 1998 по 2008 г.

Геолого-геофизическая информация, использованная в данной работе, предоставлена заказчиками договорных работ.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения. Объем работы составляет 206 страницы, включая 49 рисунков и 15 таблиц. Список литературы составляет 71 наименование.

Автор выражает искреннюю благодарность за поддержку и ценные консультации научному руководителю - член-корреспонденту РАЕН, профессору, заслуженному геологу России A.B. Рылькову. Автор благодарит доктора геолого-минералогических наук В.А. Гущина, под непосредственным руководством которого был осуществлен ряд исследований, за помощь и поддержку. Автор благодарит сотрудников лаборатории геотехнологий Н. И. Крапивину и JI.A. Семенову, и работников полевой партии ООО «ЭКСИС» - А.И. Битехтина, Е.В. Орлековского, А.Д. Заватского, С.А. Кравчука, A.B. Рещикова и других - за плодотворное сотрудничество. Автор глубоко признателен за предоставленную геологическую информацию и консультации И.М. Косу, В.А. Шерстнову, В.М. Карапетянцу, Г.А. Конаныхину, С.Г. Крекнину, Д.Л. Воронкову, А.Ю. Прохорову, и другим геологам фирм-недропользователей.

Содержание работы: Глава 1. Проблемы теории и методики наземных геохимических методов

поиска нефти и газа

В первой главе был проанализирован опыт отечественных и зарубежных исследователей в этой области с 30-х годов до конца прошлого века. Показано, что прогресс в области НГМПМ УВ шел по двум основным направлениям -технологическому и методологическому. К концу рассматриваемого периода технологические проблемы сводились в основном, к противоречию между требованиями к чувствительности и производительностью аналитической аппаратуры. Невозможность качественной обработки большого количества проб за один сезон обусловила редкую сеть опробования, что ограничило область применения НГМПМ УВ поисково-оценочным этапом. В области теоретических основ метода оставался ряд вопросов, обусловленных несовершенством представлений о вертикальной миграции флюидов, что сказывалось на качестве интерпретации данных.

Анализ современных материалов показал, что наиболее актуальными технологическими проблемами НГМПМ УВ являются недостаток специализированных аналитических методик и неясность в вопросе выбора наиболее подходящей среды опробования. К методологическому аспекту рассматриваемой проблематики следует отнести недостаточную обоснованность набора параметров геохимического картирования и, что самое важное, отсутствие непротиворечивой модели вертикальной миграции, необходимой для геологической интерпретации данных наземной геохимии. Показано, что детальные НГМПМ УВ могут решать задачи не только поискового, но и разведочного этапа ГРР, но для этого нужно изменить подход к интерпретации геохимических данных. Перенос поисковой логики интерпретации геохимического сигнала («аномалия = перспективная область») на разведочный этап («аномалия = продуктивность») не подтверждается практически.

Глава 2. Методологический аспект современных проблем наземных геохимических поисков залежей нефти и газа

Во второй главе рассмотрены геологические основы НГМПМ УВ. Показано в частности, что общепринятую к концу прошлого века диффузионно-фильтрационную модель вертикальной миграции вещества залежи (A.B. Кузнецов, A.B. Петухов и др., 1986) в целом можно признать обоснованной, но практика показала ее недостаточность для расшифровки результатов детальных геохимических съемок, нацеленных на обнаружение латеральных геологических границ.

Рис. 1 Трехмерная модель интенсивности газового потока на Урненском месторождении

Дискретная структура геохимических полей (рис 1) свидетельствует о существенном преобладании массоперетока над диффузией в механизмах миграции. Если представить залежь УВ как равновесную термогидродинамическую систему, внутри которой проходят процессы, приводящие к повышению пластового давления (термокрекинг высокомолекулярных соединений, подток УВ при разложении водонефтяной эмульсии, гидротермальные инъекции), то такая система обязательно должна иметь каналы разгрузки пластового давления. Разгрузка флюида происходит вертикально по зонам разуплотнения перекрывающих пород и достигает дневной поверхности. При этом любые нарушения сплошности распространения продуктивных пластов закономерно приводят к появлению каналов вертикальной миграции флюида. Миграционные каналы могут быть обусловлены максимумами касательных напряжений пласта, приуроченными к крыльевым областям антиклинальных ловушек. Если миграция флюида происходит равномерно по всем крыльевым зонам трещиноватости, обрамляющим эффективную покрышку на куполе структуры, формируется «классическая» кольцевая аномалия.

Анализ результатов площадных геохимических работ с точки зрения гео-флюидодинамики показывает широкое распространение явления вертикальной струйной миграции, в том числе, через породы, традиционно считающиеся не-

проницаемыми. В зонах повышенной вертикальной проводимости осадочного чехла, независимо от их генезиса, наблюдается утеря перекрывающими породами своих флюидоупорных функций, что означает невозможность нефтегазо-накопления в этих зонах по всему разрезу.

Миграция идет и сквозь покрышку, но в гораздо меньших масштабах. Разница интенсивности потока в ряде случаев достигает двух — трех порядков. Некоторые данные позволяют говорить о принципиальной разнице этих двух процессов: если через зоны разгрузки вода (основная составляющая флюидной системы осадочного бассейна) выносит нефть, препятствуя ее накоплению, то при проходе через эффективный экран, вода оставляет основную массу углеводородов на полупроницаемом капиллярном экране, вынося на поверхность только остаточное количество наиболее миграционноспособных компонентов. Так, в составе проб, отобранных на продуктивных площадях, при невысоком общем содержании гомологов метана, относительное содержание газообразных компонентов повышено. В то же время, в краевых (относительно залежи) зонах разгрузки флюида обнаружены УВ с длинои цепи до V. 1 что говорит о том, что в данной точке перекрывающие породы не удерживают нефть, несмотря на присутствие глинистых флюидоупоров регионального распространения.

Детальные исследования с одной стороны подтвердили модель Кузнецова О.А.-А.В. Петухова (1986) в части зависимости наземного геохимического поля от стратиграфических, тектонических и других особенностей строения продуктивного и надпродуктивного комплексов, с другой - показали, что:

- кроме указанных напряжений, закономерно возникающих на крыльях антиклиналей, существует ряд факторов, способствующих сверхпроводимости перекрывающих пород, что переводит кольцевую зональность геохимических полей, как показатель нефтегазоносное™ локальных поднятий, в разряд частного случая;

- высокоинтенсивные и высококонтрастные геохимические аномалии являются маркерами границ нефтегазоносности. В условиях сверхпроводимости пород, перекрывающих залежь УВ, нефте- (газо-) накопление в промышленных масштабах невозможно;

- геохимический сигнал от продуктивного пласта на контакте литосферы и атмосферы изменяется вдоль профиля наблюдений дискретно, что возможно только при микроструйной форме миграции УВГ;

- вертикальность и дискретность проводящих каналов в осадочном чехле достаточна для восстановления границ нефтегазоносных геологических тел по наземным газопроявлениям;

- в пределах нефтегазоносных областей могут встречаться зоны интенсивных

газопроявлений, не связанные с промышленной нефтегазоносностью. Анализ данных наземных съемок показал, что геохимическое поле является функцией не только наличия УВ в разрезе, но и проводимости перекрывающих пород, которая на некотором этапе образования скоплений УВ становится принципиально важным фактором. Геохимическая обстановка на поверхности меняется дискретно, поэтому границы между консолидированными участками геохимического поля с разными количественными и качественными характеристиками выделяются надежно, и у каждой зоны геохимического поля имеется своя геологическая интерпретация:

- границы, обусловленные сменой характера флюидонаполнения коллектора (от УВ к воде), отображающиеся падением газосодержания на поверхности до нуля;

- границы, обусловленные повышением проводимости надпродуктивного комплекса отложений, отображающиеся в геохимическом поле высокоинтенсивными («ураганными») значениями газопроявлений;

- границы участков частичной деградации экрана (площадной), отображающиеся повышением изменчивости количественных и качественных показателей на консолидированной территории.

Задача предложенной модели - объяснить максимальное количество известных фактов, относящихся к вертикальной миграции УВГ и сформировать на этой основе геологически обоснованный подход к интерпретации данных детальных НГМПМ УВ с выделением геологических границ разного рода, в том числе и границ промышленной нефтегазоносности геологических объектов.

Были проведены исследования для обоснования оптимального набора параметров геохимического картирования. Выяснилось, что наиболее надежным параметром картирования латеральной изменчивости потенциально нефтегазоносных пластов будет являться сумма гомологов метана С^Нь — С ¿Ни (СГМ). Режимные наблюдения показывают устойчивость границ элементов геохимического поля, закартированного по СГМ (рис 2).

Из этого параметра можно выделить сумму газообразных гомологов метана С2Н6 — С4Нк) (СГГМ), так как их происхождение связано с главной фазой нефтегенерации (ГФН), приуроченной в основном к стадии катагенеза МК3.

Среди техногенных и биогенных загрязнений предельные углеводороды ряда С2 - С6 не обнаружены. Влияние болотного метана на структуру геохимических полей в зимнее время не обнаружено.

Основные выводы, касающиеся параметров геохимического картирования, для получателя геолого-поисковой информации следующие: - изучение полей концентраций предельных углеводородов ряда метан - гексан

является необходимым элементом любого комплекса наземных геологосъемочных работ, направленных на поиски залежей нефти и газа;

Ось X - место точки отбора пробы снега на профиле, Ось У - суммарное содержание гомологов метана

Рис. 2. Сравнение результатов геохимической съемки разных

лет на одном из профилей Кальчинского месторождения.

- все другие показатели наземного геохимического картирования носят факультативный характер по отношению к гомологам метана в силу их вторичности.

Для анализа закономерностей отражения залежей УВ в наземном геохимическом поле была обработана база знаний по формам газопроявлений на более чем 20-ти месторождениях и участках Западной Сибири, что позволило вывести ряд закономерностей в структуре геохимических полей:

- отсутствие пород-коллекторов в потенциально нефтегазоносных горизонтах осадочного чехла на участках, где УВГ на поверхности не фиксируются;

- обводненные коллекторы, проявляют себя в геохимическом поле нулевым содержанием УВГ, но с локальными газопроявлениями в следовых количествах, причем образцы обеднены легкими (пропан, бутан) компонентами;

- высококонтрастные аномалии газосодержания снежного покрова часто приурочены к разного рода осложнениям в распространении пород осадочного чехла, и фиксируют зоны повышенной проводимости перекрывающих пород (зону разгрузки), где продуктивность резко понижена.

- участки с доказанной продуктивностью характеризуются, как правило, невысоким, но устойчивым по площади газосодержанием снежного покрова.

При интерпретации результатов наземных геохимических исследований первым слоем информации является фактическое наличие или отсутствие алканов С2Н6 - С6Н)4 на поверхности. Так как эти компоненты являются продуктом ГФН, их вынос на поверхность свидетельствует о том, что при наличии ловушки в осадочном чехле данной территории возможно скопление УВ. Вторым,

наиболее важным, слоем информации будет являться структура геохимического поля (Рис. 3).

0.0005

шкала газосодержания (г/т)

дизъюнктивные нарушения

изогипсы кровли пласта ПК,

Рис. 3. Проявление Тазовского месторождения в наземном геохимическом поле

Исходя из теоретических представлений и эмпирических закономерностей, приведенных выше, следует, что исследуемую территорию можно разделить по количественному признаку на три зоны:

- отсутствие УВ на поверхности - отсутствие коллектора или УВ в коллекторе;

- ураганные содержания УВ - повышенная интегральная проводимость пород, деградация покрышки, отсутствие условий для нефтегазонакопления;

- невысокое, но устойчивое по площади содержание УВ - сочетание нефтегазо-насыщенного коллектора и эффективной покрышки, возможно наличие ловушки УВ.

Полученное в результате такого районирования геохимическое поле анализируется на предмет обнаружения геометрически завершенных зон оптимального газосодержания, ограниченных полями отсутствия УВГ и (или) ли-неаментами их ураганного содержания. Такая территория, в случае обнаружения на поисково-оценочном этапе, будет классифицирована, как область наиболее перспективная по геохимическому критерию и может быть рекомендована к постановке детальных ГРР как первоочередная.

Для диагностики локальных объектов, выделенных сейсморазведкой, производится сопоставление геохимических карт с сейсмопланами основных продуктивных горизонтов и анализируется влияние элементов строения осадочного чехла на интенсивность геохимического сигнала.

По наличию или отсутствию зон разгрузки делается вывод о характере насыщения ловушки. Следует учитывать, что наземные газопроявления неф-те(газо)носных ловушек пространственно расположены в закономерной зависимости от строения нефтегазоносного пласта. Область, наиболее перспективная по геохимическому критерию, границы которой не противоречат другой геологической информации по диагностируемому объекту (сейсмоплан, результаты бурения и пр.), можно охарактеризовать как «образ месторождения в геохимическом поле».

Глава 3. Технологические аспекты современных проблем наземных геохимических нефтегазопоисковых методов

В третьей главе были изучены различные среды, которые могут накапливать глубинный геохимический сигнал - грунт, снег, воды артезианских источников, ил, искусственные сорбенты. В результате экспериментальных работ и анализа литературных источников выяснилось, что для условий Западной Сибири наиболее оправданным видом НГМПМ УВ будет геохимическая съемка по снегу (ГСС). Снег инертен, не содержит автохтонных органических веществ, его свойства одинаковы на больших площадях. В условиях Западной Сибири зима - период максимальной доступности малоисследованных местностей и

есть возможность опробования территории по регулярной сети с заданной плотностью. Другие сорбенты в качестве среды геохимического опробования гораздо менее технологичны. Так же выяснилось, что биохимически активные среды (грунт, ил, вода) искажают миграционный поток УВГ.

Проведена адаптация хроматермографа ХГ-1г к частной задаче определения микроконцентраций УВГ. Достигнуты характеристики: предел определения по УВ-газам - 1 * 10"6 % об.; определяемые компоненты - предельные УВ-газы от СИ» до С6Н|4; скорость анализа - 90 сек.

Для калибровки детекторов ионизации в пламени (ДИП) применяются смеси, сравнимые по концентрации с анализируемыми газами (М.С. Вигдерга-уз, 1978), чтобы и калибровка и рабочий анализ проходил на линейном участке калибровочной кривой. То есть, для настройки хроматографа на работу с рассеянными газами (1 * 103- Ю-6 %об.), нужны такие же сверхразбавленные смеси. Точность соблюдения концентраций УВГ в таких калибровочных смесях невысока, а изготовление их весьма затратно. При этом контроль абсолютной чувствительности прибора, работающего на пределе своих технических возможностей, следует проводить многократно за рабочую смену. Решить эту задачу можно, используя воздух (содержание СН4 = 1,4*10"4 % об.), как калибровочную смесь. Относительная чувствительность ДИП к разным УВГ (величина постоянная) должна быть определена экспериментально.

Глава 4. Анализ эффективности газогеохимических нефтегазопоисковых работ по методике ЗапСибНИГНИ и рекомендации по их применению в геологоразведочном процессе

В четвертой главе изучен опыт геохимических исследований в Западной Сибири с 1991 по 2008 г., в которых автор принимал непосредственное участие. В результате работ 1991-1994 гг. была разработана методика детальной ГСС, получены первые данные о характере отражения месторождений в геохимических полях при картировании М 1:100000. Выделенные в 1991 в Приобской зоне ХМАО перспективные участки, затем вошли в границы месторождений: Мытаяхинское, Восточно-Мытаяхинское, Западно-Айпимское, Северо-Айпимское.

С 1994 по 2008 г. было исследовано более 20-ти участков общей площадью более 40 000 км2. Обработано более 30 000 пунктов наблюдений. Работы проводились на стадиях оценки перспектив нефтегазоносности территорий (Алымский, Западно-Медвежий, Казымо-Полуйский, Большеуковский и др. поисковые блоки), диагностики локальных объектов (Тобольско-Абалакский, Восточно-Тэрельский, Южно- и Северо- Ютымские, Восточно-Демьянский и

др. л.у.), прогноза контуров нефтегазоносности открытых месторождений (Ур-ненское, Тазовское, Северо-Пуровское). Опыт показал, что включение данных наземной геохимии в комплекс ГРР повышает успешность поискового и разведочного бурения до 85%.

Результаты работ прошли квалифицированную экспертизу на научно-технических советах фирм-недропользователей (заказчиков работ) и зафиксированы в фондовых отчетах.

Для повышения эффективности НГМПМ У В рекомендуется:

1. При проведении наземных газогеохимических работ считать необходимым и достаточным набором нефтегазопоисковых показателей алканы ряда метан - гексан. Другие параметры геохимического картирования, информативность которых в той или иной мере обоснована, считать факультативными.

2. Использовать при аналитических и камеральных работах положительный опыт лаборатории геотехнологий ЗапСибИПГНГ ТюмГНГУ в достижении максимальной чувствительности и скорости обработки геохимических проб:

3. При геологической интерпретации наземных полей концентраций УВГ использовать миграционную модель ЗапСибНИГНИ, допускающую вертикальную проницаемость флюидоупоров и отводящую экранирующим свойствам перекрывающих пород особую роль в формировании скоплений УВ.

Рекомендуется постановка наземных геохимических съемок:

- на региональном этапе - с целью локализации объекта исследований и наиболее рационального планирования детальных ГРР (1 проба на 2 км2);

- на поисково-оценочном этапе - с целью диагностики насыщения геологических тел, выявленных геофизическими методами и первичного прогноза контура продуктивности (2-4 пробы на 1 км2);

- на этапе разведки открытых и доразведки разрабатываемых месторождений -с целью уточнения прогноза границ продуктивности и выявления внутрикон-турных локальных дефектов продуктивных пластов (4-8 проб на 1 км2).

Заключение

В результате изучения опыта геохимических работ в Западной Сибири выяснилась недостаточность широко используемых теоретических представлений о миграции углеводородов из залежей к поверхности, что проявлялось в неправильной интерпретации результатов детальных геохимических работ. Привлечение современных геофлюидодинамических представлений позволило создать непротиворечивую миграционную модель, учитывающую влияние продуктивного и надпродуктивного комплексов пород на наземный геохимический сигнал. На основе этой модели был выработан новый подход к интерпретации наземных газопроявлении, значительно повышающий надежность прогноза лате-

ральных границ промышленной нефтегазоносное™. Также выяснилось, что из НГМПМ УВ наиболее обоснованной для условий Западной Сибири, является геохимическая съемка по снегу с анализом распространения алканов ряда метан - гексан. Был предложен ряд усовершенствований, значительно увеличивших производительность анализа рассеянных УВГ.

Как теоретические положения, так и технологические приемы, изложенные в работе, были испытаны в ходе нефтегазопоисковых работ, результаты которых прошли квалифицированную экспертизу на научно-технических советах заказчиков работ и зафиксированы в фондовых отчетах. Высокая практическая подтверждаемость основных положений свидетельствует о достаточно высокой степени их достоверности и обоснованности.

Научная ценность выполненных исследований заключается в детализации представлений о флюидодинамике залежей, без рассмотрения которых построение миграционной модели, адекватной нефтегазопоисковым задачам НГМПМ УВ выглядит затруднительным.

Прикладная ценность диссертации заключается в разработке ряда рекомендаций, учет которых может вывести НГМПМ УВ на качественно новый уровень, при котором они могут заполнить пробел в общем комплексе ГРР, связанный с отсутствием инструмента изучения латеральной изменчивости осадочного чехла. Необходимость такого инструмента обусловлена неоправданно низкой успешностью поисково-разведочного бурения, проводимого, как правило, на основе только сейсморазведочных данных, в условиях истощения фонда "быстроосваиваемых" классических структурных форм в Западной Сибири. Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

а) Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК РФ:

1 .Зависимость наземных полей концентраций углеводородных газов от нефтеносности осадочного чехла в пределах Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна// «Известия ВУЗов. Нефть и газ». Тюмень, № 2, 2008, С. 9 - 16.

б) Публикации по теме диссертации в других изданиях:

2. Проблемы развития прямых геохимических методов поиска скоплений углеводородов в Западной Сибири.// «Использ. геохим. инф. при прогнозе нефтега-зонос.// Труды ЗапСибНИГНИ».- Тюмень, 1996, С. 84-94. (в соавторстве с Рыльковым, А. В., Гущиным В. А., Силичем В. Е.).

3. Локализация промышленных запасов нефти и газа методом площадной газовой съемки по снегу в условиях Западной Сибири.// Материалы шестой научно-практической конференции «Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО». Ханты-Мансийск, 2003, С. 318 - 328 (в соавторстве с Гущиным В.А.,

Карапетянцем В.М., Рыльковым A.B.). \ \

4. Геохимическая съемка по снежному покрову, как эффективный метод поиска и разведки залежей нефти и газа в юрских отложениях Западной Сибири. // Материалы научно-практической конференции «Перспективы нефтегазоносности Западно-Сибирской нефтегазовой провинции». Тюмень, 2004, С. 95- 99 (в соавторстве с Гущиным В.А., Рыльковым A.B.).

5. Картирование границ нефтеносных геологических тел методом газовой съемки по снежному покрову. // Материалы научно-практической конференции «XVII Губкинские чтения. Нефтегазовая геологическая наука - XXI век». Москва, 2004, С. 75-76 (в соавторстве с Гущиным В.А.)

6. Определение алгоритмов интерпретации результатов газовой снежной съемки на различных этапах ГРР. // Материалы научно-практической конференции «Геология и нефтегазоносность Западно-Сибирского мегабассейна». Тюмень, 2004, С. 89 - 93 (в соавторстве с Гущиным В.А.).

7. Роль пластовых вод в формировании залежей нефти и газа по данным газовой снежной съемки.// Материалы научно-практической конференции «Геология и нефтегазоносность Западно-Сибирского мегабассейна». Тюмень, 2004, С. 66 - 70 (в соавторстве с Гущиным В.А.).

8. Геохимические методы поиска и разведки залежей нефти и газа, как фактор интенсификации геологоразведочных работ на севере ЯНАО. // Горные ведомости. Тюмень, № 4, 2005, С. 48 - 55 (в соавторстве Гущиным В.А., Рыльковым A.B.).

9.Локализация продуктивных коллекторов на основе геохимических съемок по газообразным и низкокипящим предельным углеводородам // Материалы международной конференции «Состояние, тенденции и проблемы развития нефтегазового потенциала Западной Сибири». Тюмень, 2006, С. 92 - 104 (в соавторстве с Гущиным В.А., Рыльковым A.B.).

10. Ускорение подготовки запасов нефти и газа в восточной части ХМАО на основе геолого-геохимической технологии локализации очагов продуктивности. // Материалы XI научно-практической конференции «Пути реализации нефтегазового и рудного потенциала ХМАО-Югры». Ханты-Мансийск, 2008, С. 49 - 55 (в соавторстве с Гущиным В.А., Рыльковым A.B.).

Формат 60x84/16. Усл.печл. 1,0. Печать цифровая. Бумага Ballet. Тираж 70. Заказ 17. Отпечатано в ООО «Вектор Бук». 625004, г. Тюмень, ул. Володарского, 45. Тел. (3452) 46-54-04,46-90-03.

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Заватский, Михаил Дмитриевич

Введение

Глава 1. Проблемы теории и методики наземных нефтегазопоисковых геохимических методов поиска нефти и газа

1.1. История развития наземных геохимических 19 исследований

1.2. Современное состояние вопроса и постановка основных 31 проблем

Глава 2. Методологический аспект современных проблем наземных геохимических поисков нефти и газа

2.1. Геологические основы наземных геохимических 54 пефтегазопоисковых методов

2.2. Обоснование оптимального набора параметров 75 геохимического картирования.

2.3. Проявления залежей нефти и газа в поверхностных 91 геохимических полях

2.4. Геохимические критерии оценки нефтегазоносности 127 площадей и геологических объектов (распознование «образа залежей»)

Глава 3. Технологические аспекты современных проблем наземных геохимических нефтегазопоисковых методов

3.1. Выбор среды опробования при постановке наземных 150 геохимических нефтегазопоисковых работ

3.2. Опыт адаптации серийного аналитического 160 оборудования к потребностям газовой геохимической съемки.

3.3. Особенности градуировки хроматографа при работе со 168 сверхмалыми концентрациями метана и его гомологов.

Глава 4. Анализ эффективности газогеохимических нефтегазо- 173 поисковых работ по методике ЗапСибНИГНИ и рекомендации по их применению в геологоразведочном процессе

4.1. Методические и опытно-промышленные работы, проведенные в ходе становления методики ЗапСибНИГНИ

4.2. Опыт геохимических геологоразведочных работ 176 промышленного характера

4.3. Оценка экономической эффективности предложенной 186 методики наземных геохимических исследований

4.4. Обоснование необходимости включения наземных 188 геохимических исследований в стандарт комплекса геологоразведочных работ на нефть и газ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Изучение полей концентраций углеводородных газов в поверхностных природных сорбентах в связи с поисками и разведкой залежей нефти и газа в Западной Сибири"

Изучение полей концентраций нафтидогенных газов в поверхностных природных сорбентах (снег, ил, грунт) традиционно является основным элементом большинства наземных геохимических методов поисков месторождений углеводородов (НГМПМ УВ). В той или иной форме эти методы использовались для прогноза нефтегазоносности территорий с момента становления нефтегазовой отрасли, и интерес к ним все более усиливается. Это обусловлено тем, что при современном уровне технологического развития, НГМПМ УВ могут решать задачу прямого прогнозирования скоплений нефти и газа до проведения глубокого бурения. Это является коренным методологическим отличием от основного инструмента геологов-нефтяников, - сейсморазведки, которая направлена на обнаружение потенциальных ловушек.

В последние годы геологи - поисковики и разработчики, - все чаще констатируют недостаточность комплекса поисково-разведочных мероприятий, проводимых для моделирования объектов, основанного на геофизических методах исследования осадочного чехла. В основном, это вызвано необходимостью освоения объектов, неудобных для освоения: малоамплитудные антиклинальные; неструктурные (барьерные); глубокопогруженные; содержащие в своем составе тонкослоистые и (или) сложнопостроенные коллекторы (например, кремнисто-карбонатно-глинистые породы верхней юры). Необходимость более детального изучения этих сложнопостроенных объектов связана со значительным исчерпанием фонда перспективных ловушек, открытых в Западной Сибири, в основном, сейсморазведкой, на основе антиклинальной теории.

В условиях, когда все методические усовершенствования сейсморазведки, как поисково-разведочной технологии, наталкиваются на концептуальное ограничение (объект исследования при сейсморазведке - не столько нефтегазоносность, сколько статиграфические и литологические особенности строения разреза), необходим дополнительный метод, включение которого в поисково-разведочный комплекс, даст принципиальное увеличение надежности прогноза нефтегазоносности территорий и локальных объектов.

Из прямых методов поисков залежей нефти и газа наиболее технологически и методически проработанными на сегодняшний день являются наземные газо-геохимические съемки. Однако, значительный прогресс в техническом и научно-методологическом обеспечении геохимических поисковых работ не привел к их системному внедрению в стандартный геологоразведочный процесс. И хотя на сегодняшний день наблюдается повышение интереса нефтедобывающих компаний к наземным газо-геохимическим съемкам, проводимые многими организациями исследования зачастую не сопровождаются системным подходом к вопросу геологической интерпретации геохимического сигнала.

Технических ограничений для эффективного внедрения наземных съемок в ГРР на сегодняшний день нет. Современные технологии предоставляют огромный выбор техники для решения любых проблем на всех этапах работ - полевые наблюдения, анализ образцов, геолого-математическое моделирование. Для системного включения НГМПМ УВ в геологоразведочный процесс не хватает целостной методики, которая бы включала в себя рациональную и удобную для регламентации технологию полевых, аналитических и камеральных работ. Особенно необходима геологическая модель, связывающая скопление УВ с наземным геохимическим полем, которая могла бы стать ключом к геологической интерпретации результатов наземных исследований.

История НГМПМ УВ начинается с первых месторождений нефти, которые были открыты именно по наземным нефтепроявлениям, а то, что они определялись визуально, а не аппаратными средствами, не имеет принципиального значения. Теоретические представления о формировании ореолов рассеяния начали формироваться в начале ХХ-го века, а в 1932 г наличие газовых ореолов над залежами углеводородов было подтверждено В.А. Соколовым, который обосновал газогеохимический метод поиска промышленных залежей УВ-сырья, и приступил к его промышленному опробованию. Для промышленного применения газовой съемки в 1940 г.

10 была создана специализированная контора «Нефтегазосъемка», а В.А. Соколов стал ее научным руководителем.

Практическое значение геохимических нефтегазопоисковых работ 30-х — 50-х г.г. прошлого века оценивается позднейшими исследователями невысоко [6], однако важность полученных в этот период данных для становления теории и методики газо-геохимических съемок никем не ставится под сомнение. В трудах В.А. Соколова, Г.Г. Григорьева, Г.А. Могилевского, П. JI. Антонова, Л.И. Померанца, П.М. Туркельтауба, Б.Л. Ясенева были разработаны вопросы теории и практики НГМПМ УВ, послужившие основой для дальнейшей работы в этом направлении.

Бурное развитие теории нефтегазопоисковой геологии и разработка новой газоаналитической аппаратуры в конце 50-х годов логично определило новый этап в развитии НГМПМ УВ, который вылился в создании в 1961 г. Всесоюзного научно-исследовательского института ядерной геофизики и геохимии (ВНИИЯГГ), одной из задач которого была разработка геохимических методов поиска нефтяных и газовых месторождений.

Специалистами ВНИИЯГГ были продолжены исследования в области теории и технологии прямых геохимических поисков. Непосредственно над проблемами наземных газо-геохимических полей работали И.С. Старобинец, A.B. Петухов, JI.M. Зорькин, H.H. Ломейко, Г.И. Могилевский, М.К. Калинко, и другие.

Были получены новые данные по фильтрационной составляющей миграционного потока УВ, что заметно продвинуло развитие теоретических основ НГМПМ УВ, был разработаны газогеохимические, гидрогеохимичекие, биохимические показатели нефтегазоносности территрорий и дана оценка информативности каждого из них.

Следует подчеркнуть работы по усовершенствованию технологии отбора геохимических проб из разных сред. Так, 1978 г. Г.А. Могилевским была предложена газо-геохимическая съемка по снегу, как наиболее технологичный вид площадного геохимического опробования [59]. Такие исследования стали возможными с появлением высокочувствительного аналитического оборудования, в частности - газовой хроматографии.

11

Наряду с ВНИИЯГГ разработкой и опытно-промышленным опробованием наземных газо-геохимических методов занимались ВолгоградНИПИнефть, HB НИИГГ, ВНИГНИ, Ивано-Франковский институт нефти и газа и другие организации.

В Западной Сибири начало опытно-промышленного опробования НГМПМ УВ можно отнести к 1987 году. Тогда две организации поставили свои работы - ЗапСибНИГНИ (A.B. Рыльков, В.А. Гущин) совместно с ТЭКГРЭ Главтюменьгеологии провел газо-керновую съемку комплексом КГК-100 в ряде нефтегазоносных районах ХМАО, а Институт геологии нефти и газа СО РАН (B.C. Вышемирский) организовал газовую съемку по снежному покрову на Верх-Тарском и Приобском месторождениях.

Фактически, к 90-м годам прошлого столетия были достаточно полно сформулированы физико-химические основы прямых геохимических поисков залежей УВ [19], обосновано их место в геологоразведочном процессе [15], сформированы методические [1, 16] и технологические [5, 25] рекомендации по их проведению. К этому же периоду относится выпуск первого учебного пособия по данной тематике для студентов геологов-нефтяников [8].

Эта огромная работа не завершилась созданием целостной технологии, которую можно было бы включить в стандартный комплекс ГРР. Кроме того, при наличии весьма основательной теоретической базы, не были сформулированы алгоритмы геологической интерпретации геохимического сигнала и принципы его комплексирования с данными по строению осадочного чехла, полученными другими методами.

Тем не менее, были получены ответы на многие методические вопросы. Во-первых, было признано, что диффузионная модель недостаточна для объяснения интенсивности и особенностей пространственного расположения геохимических аномалий относительно залежей, во-вторых, установлен вертикальный характер миграции углеводородов, ее скорость и масштабы. Кроме того, выяснилось, что наибольшей информативностью обладают замеры концентраций предельных углеводородов в инертных поверхностных сорбентах, а информация опосредованных измерений

12 миграции вещества залежей УВ (ртутные, радиометрические, бактериологические и другие виды съемок) гораздо менее надежна и носит, в лучшем случае, факультативный характер.

Наряду с ответами, к этому же времени были сформулированы и актуальные теоретические и методические проблемы поисковой геохимии. Методико-технологические проблемы сводились в основном, к одному -повышение чувствительности, селективности и скорости аналитических работ. Экспресс-методики обнаружения углеводородов, как правило, не дают должного результата в силу низкой чувствительности, а детальные лабораторные исследования не только увеличивают ресурсоемкость метода, но и ставят под сомнение кондиционность результата в связи с изменениями характеристик образцов со временем. Невозможность качественной обработки за один сезон большого количества пунктов наблюдения обусловила редкую сеть опробования, и, как следствие, ограничило область применения НГМПМ УВ поисково-оценочным этапом.

И все же главные проблемы оставались в области теоретических основ метода. Целый ряд вопросов, связанных с влиянием перекрывающих пород на структуру геохимического сигнала, с формами проявления залежей в поверхностном геохимическом поле, о месте НГМПМ УВ в общем комплексе ГРР и т.п. оказались обусловлены отсутствием целостной миграционной модели, что тесно связано с недоработанностью теории нефтегазообразования и нефтегазонакопления.

Примерно с 1990 г идет непрерывная работа по внедрению газогеохимических поисковых методов в производство уже на коммерческой основе. Новые экономические условия обострили задачу выбора оптимального набора геохимических параметров, а так же выработки рационального технологического цикла отбора и первичной обработки проб.

В первые годы XXI в. работы по применению НГМПМ УВ в России проводили ВНИИОкеангеология, ВСЕГЕИ, Горный институт УрО РАН,

Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН,

ЗапСибНИГНИ, ИГиГ АН СССР, ИГНГ (в составе ОИГГМ СО РАН), » .

СНИИГГиМС, ЗАО "Пангея", и другие организации. (В.Б. Арчегов, Б.А.

13

Бачурин, С.П. Верес, B.C. Вышемирский, С.й. Голышев, В.А. Гущин, В.П. Исаев, В.А. Кринин, А.Р. Курников, Ф.Д. Лазарев, А.И. Ларичев, В.И. Петрова, Л.П. Рихванов, Ю.М. Столбов, А.Н. Фомин и др.). На севере Западной Сибири в связи с проблемами экологии геохимическую съемку в значительных объемах выполняли организации ОАО "Газпром". Наземные и дистанционные методы поисков месторождений углеводородов получили развитие в ряде стран Западной Европы (Великобритания, Германия, Голландия, Франция), Америки (Канада, США), в Китае.

Современное состояние НГМПМ УВ и их основные проблемы были наиболее полно сформулированы на Всероссийском совещании "Эффективность и целесообразность применения наземных геохимических методов при проведении региональных и поисковых работ на нефть и газ на территории Российской Федерации", которое состоялось 25-26 мая 2005 г. в г. Новосибирске в Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии СО РАН им. А.А.Трофимука.

В частности было отмечено, что «Целесообразность и эффективность таких работ, как правило, в необходимой степени не обоснована. Набор наземных и дистанционных методов и рекомендуемых для измерения параметров исключительно разнообразен, а достоверные данные об информативности ряда предполагаемых модификаций для нефтегазопоисковых целей отсутствуют. В докладах и выступлениях не прозвучали ответы на некоторые из перечисленных выше вопросов, были высказаны замечания в части существующей практики применения НГМПМ УВ. Важнейшие из них состоят в следующем:

1) в "Положении об этапах и стадиях геолого-разведочных работ" отсутствует четкая регламентация геохимических методов, как обязательного элемента геолого-разведочного процесса, существенно повышающего эффективность региональных и поисковых работ;

2) отсутствуют регламенты систем наблюдения геохимических параметров, рекомендации в части плотности наблюдений на региональном, поисковом, разведочном этапах;

3) методические указания в части оптимального в каждом

14 конкретном регионе набора замеряемых параметров отсутствуют; во многих работах число замеряемых геохимических параметров неоправданно завышено без необходимого теоретического обоснования, что ведет к завышению стоимости работ, снижает их эффективность, подрывает доверие к рекомендациям исполнителей этих работ;

4) отсутствует четкий регламент обоснования технологии проведения работ в конкретных геологических условиях (сезоны года, типы проб для исследования, способы и приемы отбора, хранения и транспортировки геохимических проб, замера параметров);

5) аппаратурно-аналитическое обеспечение полевых геохимических исследований в последние годы модернизируется недостаточно;

6)отсутствует единая методика статистической обработки геохимических данных и выделения аномалий на уровне фона;»[69].

В лаборатории геотехнологий ЗапСибИПГНГ ТюмГНГУ (бывший ЗапСибНИГНИ), коллектив которой занимается проблемами геохимических поисков с 1987 года, накоплен материал, достаточный для того, чтобы в значительной мере ответить на эти и некоторые другие актуальные вопросы, связанные с промышленным внедрением газо-геохимических нефтепоисковых методов.

Данная работа ставит своей целью повышение эффективности геохимических методов поиска залежей нефти и газа в различных геолого-геохимических условиях. Для достижения поставленной цели следует на основе данных по строению наземных геохимических полей на территориях с различными геологическими условиями решить следующие задачи:

1. Выявить геохимические критерии нефтегазоносности территорий и локальных объектов на основе сравнительного анализа геохимических полей неперспективных территорий и открытых месторождений в условиях различных нефтегазоносных областей (НТО) Западной Сибири;

2. Выработать подходы к интерпретации геохимического сигнала, позволяющие комплексировать данные поисковой геохимии с данными по строению осадочного чехла, полученными сейсморазведкой, для повышения надежности прогноза геологических границ;

3. Подготовить методические рекомендации по постановке наземных геохимических съемок на различных стадиях геологоразведочных работ;

4. Усовершенствовать технологию аналитического изучения природных газов в области их микроконцентраций;

Для решения поставленных задач был изучен и систематизирован материал, опубликованный с момента зарождения газо-геохимических методов по настоящее время, и проведен анализ современного состояния вопроса в России и за рубежом. Основной базой для решения перечисленных задач явились данные, полученные в ходе опытно-методических и производственных пефтегазопоисковых работ методом газовой съемки по снегу и донным отложениям. Исследования проводились лабораторией геотехнологий ЗапСибИПГНГ ТюмГНГУ и ООО «ЭКСИС» в рамках договоров с различными компаниями-недропользователями при непосредственном участии автора, как в процессе полевых работ, так и при интерпретации полученных данных.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Выявлены характеристики наземных геохимических полей продуктивных и непродуктивных территорий Западной Сибири на основе опыта геохимических исследований в пределах более чем двадцати участков;

2. Предложена миграционная модель, позволяющая связать поверхностные геохимические поля с нефтегазоносностью осадочного чехла;

3. Предложены основные принципы комплексной интерпретации геохимического сигнала и данных сейсморазведочных работ, позволяющие прогнозировать контур продуктивности залежей;

4. Предложены технологические приемы камеральной обработки геохимических проб, повышающие эффективность геохимических съемок.

Защищаемые положения:

1. Разработана миграционная модель, характеризующая функциональные связи между строением осадочного чехла (включая нефтегазонасыщенность коллекторов и эффективность экранирующих пород-покрышек), с особенностями изменения наземного геохимического поля.

2. Предложенные принципы интерпретации результатов наземных геохимических работ позволяют существенно повысить надежность выделения нефтегазоперспективных объектов и оптимизировать заложение поисковых, разведочных, а в некоторых случаях, и эксплуатационных скважин.

3. Новая технология организации и проведения геохимических съемок существенно повышает их геологическую и экономическую эффективность, что делает возможным включение их в общий цикл геологоразведочных работ на нефть и газ.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы были многократно изложены на научно-практических конференциях, посвященных проблемам нефтегазоноспости недр Западной Сибири: на шестой научно-практической конференции «Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО». в Ханты-Мансийске (2003, 2007 г.г.), на конференции «XVII Губкинские чтения. Нефтегазовая геологическая наука - XXI век.», Москва, (2004 г), на научно-практической конференции «Перспективы нефтегазоносности Западно-Сибирской нефтегазовой провинции» Тюмень, (2004 г), на научно-практической конференции «Состояние, тенденции и проблемы развития нефтегазового потенциала Тюменской области», Тюмень, (2005 г.); на всероссийском совещании «Эффективность и целесообразность применения наземных геохимических методов при проведении региональных и поисковых работ на нефть и газ на территории РФ», Новосибирск, (2005 г).

Так же основные положения диссертационной работы были опубликованы в журнале «Горные ведомости» № 4 за 2005 г. и Известиях ВУЗов. Нефть и газ № 2 за 2008 г.

Данная работа проведена в лаборатории геотехнологий ЗапСибИПГНГ под руководством кандидата геолого-минералогических наук, член-корреспондента РАЕН, профессора, заслуженного геолога России A.B. Рылькова, которому автор выражает искреннюю благодарность за поддержку и ценные консультации.

Автор благодарит заведующего лабораторией геотехнологий, доктора reo лого-минералогических наук В. А. Гущина, под непосредственным руководством которого были осуществлены опытно-методические и промышленные геохимические исследования за помощь и поддержку.

Автор благодарит сотрудников лаборатории геотехнологий Н. И. Крапивину и JI.A. Семенову, и работников полевой партии ООО «ЭКСИС» -А.И. Битехтина, Е.В. Орлековского, А.Д. Заватского, С.А. Кравчука, A.B. Рещикова и других - за плодотворное сотрудничество.

Автор глубоко признателен за любезно предоставленную геологическую информацию И.М. Косу, В.А. Шерстнову, В.М. Карапетянцу, Г.А. Конаныхину, С.Г. Крекнину, Д.Л. Воронкову, А.Ю. Прохорову, и другим геологам фирм-недропользователей.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка горючих ископаемых", Заватский, Михаил Дмитриевич

Эти выводы являются достаточным основанием для рекомендации по включению НГМПМ УВ по методике ЗапСибНИГНИ в перечень методов геологоразведочных работ на нефть и газ, по крайней мере, на территории, где эта методика положительно зарекомендовала себя практическими результатами - на территории Западно-Сибирского нефтегазоносного мегабассейна. Целевое назначение, методика полевых наблюдений и особенности интерпретации полученных данных будут зависеть от стадии ГРР, на которой будут проводиться работы (табл. 4.1).

Заключение

Для системного решения основной задачи диссертационной работы -повышения эффективности наземных геохимических исследований, был обобщен двадцатилетний опыт научно-исследовательских и промышленных работ в этой области на территории Западной Сибири. Впервые была проанализирована значительная база данных по формам отражения строения глубокопогруженных продуктивных горизонтов в наземных геохимических полях. Полученные данные были сопоставлены с результатами других исследователей в этой области за длительный период времени, что позволило сформулировать основные проблемы современного этапа развития НГМПМ УВ и обозначить пути их решения.

В методологическом плане, выяснилась недостаточность действующих теоретических представлений о миграции углеводородов из залежей к поверхности, что проявлялось в неадекватной интерпретации результатов детальных геохимических работ. Для геологического обоснования обширного фактического материала по наземным газопроявлениям были привлечены современные теоретические представления по геофлюидодинамике. Это позволило создать непротиворечивую миграционную модель, максимально учитывающую влияние латеральной изменчивости продуктивного и надпродуктивного комплексов пород на наземный геохимический сигнал. На основе этой модели был выработан принципиально новый подход к интерпретации наземного геохимического сигнала в комплексе с другой геологической информацией - данными сейсморазведки и бурения. Выяснилось, что при достаточной детальности наблюдений такой подход может дать информацию не только, традиционного для НГМПМ УВ, поисково-оценочного характера, но и принципиально новую, которая может являться основанием для более точного прогноза латеральных геологических границ различного рода, в том числе и границ промышленной нефтегазоносности. Такой результат применения новых принципов интерпретации геохимических данных позволяет рекомендовать постановку детальных наземных газогеохимических работ на этапе разведки и доразведки открытых месторождений нефти и газа.

Также был проведен анализ методико-технологических проблем, характерных для современного состояния НГМПМ УВ. Выяснилось разнообразие методик и приемов, реализуемых в этой области, не всегда в достаточной мере обоснованных, что подрывает доверие геологов к эффективности наземных методов в целом. Анализ литературных данных показал, что при принципиальном единстве технологического цикла, различные методики отличаются средой опробования и набором определяемых геохимических параметров. Были проведены теоретические и экспериментальные исследования, результаты которых показали, что методически и технологически наиболее обоснованной для условий Западной Сибири, является геохимическая съемка по снежному покрову с анализом распространения предельных углеводородов ряда метан - гексан. В некоторых случаях может быть оправдан выбор в качестве среды опробования донных отложений при условии их дегазации на точке наблюдения.

Также был предложен ряд технологических усовершенствований, значительно увеличивающих производительность высокочувствительного анализа рассеянных УВГ в приземной атмосфере. Положительный опыт использования предложенной методики обработки геохимических проб позволяет рекомендовать ее для широкого применения.

Теоретические положения работы, и основанные на них принципы интерпретации геохимических данных, а также новые технологические приемы, изложенные в работе, были испытаны в ходе экспериментальных и промышленных нефтегазопоисковых работ. Полученные практические результаты показали высокую производственную эффективность предложенной технологии, которая нашла свое выражение в значительном количестве полученной полезной нефтегазопоисковой информации за сравнительно короткие сроки и с относительно небольшими финансовыми затратами. Результаты производственных геохимических геологоразведочных работ, использованных в данной работе, прошли квалифицированную экспертизу на научно-технических советах заказчиков работ и зафиксированы в фондовых отчетах. Результаты последующих детальных исследований (в том числе и испытания скважин) на тех же геологических объектах, в большинстве случаев подтвердили выводы, сделанные по геохимическим данным. Продемонстрированная высокая практическая подтверждаемость основных положений свидетельствует о достаточно высокой степени их достоверности и обоснованности.

Научная ценность выполненных исследований заключается в детализации представлений о флюидодинамике залежи, без рассмотрения которых построение миграционной модели, адекватной нефтегазопоисковым задачам НГМПМ УВ выглядит затруднительным. Особое внимание при этом уделено явлению латеральной изменчивости осадочного чехла, проявляющейся в данном случае через разную степень (и разный механизм) вертикальной проводимости надпродуктивного комплекса пород. В связи с этим явлением, в работе делается акцент на экранирующие свойства пород-покрышек, которым отводится значительная роль в процессе формирования геохимического поля на дневной поверхности (в илах, снеге).

Прикладная ценность представляемой диссертации заключается в ряде рекомендаций, учет которых при планировании ГРР позволит заметно повысить их эффективность:

- На этапе проектирования - за счет оптимизации плотности опробования и размещения пунктов наблюдения на местности, в зависимости от этапа геологоразведочного процесса и поставленной задачи - общая характеристика территории, диагностика локального объекта, доразведка месторождения и т.п.

- На этапе аналитических и камеральных работ - за счет применения аналитической аппаратуры, настроенной под частную задачу анализа геохимических проб и оптимальной организации процесса;

- На этапе интерпретации геохимических полей - за счет новых представлений о природе геохимических аномалий, связанных с нефтегазоносностью осадочного бассейна и применения новых критериев при распознавании контура продуктивности в структуре геохимического поля.

Привлечение новых технологических приемов и интерпретационных принципов может вывести НГМПМ УВ на качественно новый уровень, который позволит им занять пробел в нефтегазоразведочном комплексе, связанный с отсутствием инструмента изучения латеральной изменчивости осадочного чехла. Необходимость такого инструмента обусловлена неоправданно низкой успешностью поисково-разведочного бурения, проводимого исключительно на основе геофизических данных с опорой на антиклинальную теорию нефтегазонакопления в условиях истощения фонда "быстроосваиваемых" классических структурных форм в условиях Западной Сибири.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Заватский, Михаил Дмитриевич, Тюмень

1.А. Основные типы флюидных систем осадочных нефтегазоносных бассейнов // Геология нефти и газа № 9, 1997. - С 22 -26.

2. Аксенов А. А., Ермолкин В. И., Филиппов В. П. Геохимические и термобарические исследования в практике нефтегазопоисковых работ.// Российский Химический Журнал.- 1995, т. 39, N 5, С. 7-12.

3. Багдасарова М. В. Роль гидротермальных процессов при формировании коллекторов нефти и газа. // Геология, нефти и газа. № 9 1997. - С. 4246

4. Багдасарова М.В. Современные гидротермальные системы и их связь с формированием месторождений нефти и газа // Фундаментальный базис новых технологий нефтяной и газовой промышленности. М.: Наука, 2000.-С.100-115

5. Багдасарова MB. Особенности флюидных систем зон нефтегазонакопления и геодинамические месторождения нефти и газа. // Геология нефти и газа, № 3, 2001. - С. 50-56

6. Барташевич О.В., Зорькин М.М., Зубайраев С.Л. Геохимические методы поисков нефтяных и газовых месторождений. М.: Недра, 1980. 299 с.

7. Большакова Е. Ю. Моделирование нефтяных и газовых залежей на основе капиллярно-гравитационной концепции нефтегазонакопления с целью повышения эффективности их разведки и разработки. // Автореф. дис. канд. геол.-мин. паук. ТюмГНГУ, 2006, Тюмень, 23 с.

8. Бордовская М.В., Гаджи-Касумов A.C., Карцев A.A. Основы геохимии, геохимические методы поисков, разведки и контроля за разработкой месторождений нефти и газа. М.: Недра, 1989. 244 с.

9. Бочко P.A., Федорова Т.Д. Водно-растворимые соли баженовской свиты как критерий выделения зон коллекторов. // Геология нефти и газа. -1991,-№2,-С. 26-31.

10. Брехунцов А. М., Бевзенко Ю.П. Об экономике и технологии поисков нефтяных и газовых месторождений в Западной Сибири.// Геология нефти и газа, № 03, 2000 С. 22 - 26.

11. Валяев Б.М. Углеводородная дегазация Земли и генезис нефтегазовых месторождений // Геология нефти и газа, № 9, 1997. С 38-43.

12. Вассоевич Н.Б. Геохимия органического вещества и происхождения нефти. М.: Наука, 1986. - 368 с.

13. Веренинова Т.Д., Арчегова Т.Л., Соседков B.C. Методика освоения нижнеюрских отложений севера Западной Сибири. // Геология нефти и газа, №06, 1990 С 18-21

14. Вигдергауз М.С. Расчеты в газовой хроматографии. М. Химия, 1978. -385 с.

15. Вышемирский В. С., Конторович А. Э. Классификация прямых геохимических методов поисков нефтяных и газовых месторождений. -МГУ, Геология 1995, - с. 64-68.

16. Газовая съемка на Приобском месторождении. ИГТСО РАН, В. С. Вышемирский и др. Новосибирск, 1987.

17. Геология и геохимия нефти и газа O.K. Баженова, Ю.К. Бурлин, Б.А. Соколов, и др. - М.: Издательство Московского университета - 2004 -413 с.

18. Геология нефти и газа Западной Сибири.- А.Э. Конторович, И.И. Нестеров, Ф.К. Салманов и др. М. "Недра", 1975. - 680 с.

19. Геохимическое поле и его структура // Л.М. Зорькин, Н.В. Лопатин, А.В. Петухов. Изв. ВУЗов, Геология и разведка, № 6 1975. - С 32 - 37

20. Гольберт К.А. Вигдергауз М.С. Курс газовой хроматографии. М.: Химия, 1974. - 374 с.

21. Гущин В.А. Разработка и исследование универсального метода и аппаратуры для получения проверочных газовых смесей с заданными микроконцентрациями. Автореф. дис. канд. техн. наук. - Ленинград, 1978.-34 с.

22. Гущин В.А., Заватский М.Д. Источники пресной воды в контурах нефтеносности залежей. // Материалы международной конференции «Состояние, тенденции и проблемы развития нефтегазового потенциала Западной Сибири». Тюмень, 2006. - С 96 - 101.

23. Гущин В.А., Заватский М.Д. Роль пластовых вод в формировании залежей нефти и газа по данным газовой снежной съемки, // Материалы научно-практической конференции "Геология и нефтегазоносность Западно-Сибирского мегабассейна". Тюмень, 2004. - С. 66 - 70.

24. Дюнин В.И., Корзун A.B. Движение флюидов: происхождение нефти и формирование ме-сторождений углеводородов. Обзорная информация.- М.: Научный мир, 2003. 98 с.

25. Заватский М.Д. Зависимость наземных полей концентраций углеводородных газов от нефтеносности осадочного чехла в пределах Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна // «Известия ВУЗов. Нефть и газ», № 2 2008. - С. 48 - 56

26. Заватский М.Д., Гущин В.А., Картирование границ нефтегазоносных геологических тел методом газовой съемки по снежному покрову. // XVII Губкинские чтения. Нефтегазовая геологическая наука XXI век (тезисы). - Москва,- 2004. - С 75-76

27. Заватский М.Д., Гущин В.А., Рыльков A.B. Геохимические методы поиска и разведки залежей нефти и газа, как фактор интенсификации геологоразведочных работ на севере ЯНАО. // Горные ведомости, Тюмень, № 4. 2005 - С. 48 - 55.

28. Зональность «наложенных» ореолов рассеяния металлов над нефтяными залежами. // С.Г.Алексеев, С.А.Вешев, Н.А.Ворошилов, ТСИ.Степанов. // Отечественная геология, № 4, 2000. - С.40-43

29. Зорькин JIM. Геохимия газов пластовых вод нефтегазоносных бассейнов М: Недра, 1973 - 318 с.

30. Зорькин JIM. Старобинец И.С. Стадник Е.В. Геохимия природных газов нефтегазоносных бассейнов М: Недра, 1984 - 238 с

31. Карцев A.A. Гидрогеология нефтяных и газовых месторождений М. Недра, 1972. - 362 с.

32. Карцев A.A. Основы геохимии нефти и газа М. Недра, 1978. - 279 с.

33. Курчиков А.Р., Белоносов А.Ю. Технология комплексных исследований для поисков, разведки и доразведки нефтяных месторождений Западной Сибири // Вестник недропользователя ХМАО, № 7. 2001. - С.58-60.

34. Методические рекомендации по геохимическим методам поисков месторождений нефти и газа. М., ВНИИЯГГ, 1975. - 64 с.

35. Минько О.И. Генерация углеводородного газа почвенным покровом планеты. //Геохимия №1.-1991- С. 3-15.

36. Нестеров И.И. Салманов Ф.К. Шпильман К.А. Нефтяные и газовые месторождения Западной Сибири. М.: Недра, 1971. - 464 с.

37. О комплексном использовании поисковых критериев для решения задач нефтегазовой геохимии. // B.C. Антоненко, В.А. Ванюшин, JI.M. Зорькин, A.B. Петухов, Изв. ВУЗов, Геология и разведка № 10, 1974. -С.50-56.

38. О природе "кольцевых" физико-химических аномалий в осадочном чехле.// JI.M. Зорькин, E.B. Карус, O.JI. Кузнецов и др. Докл. АН СССР № 2, т. 243 1978. - С. 477-479.

39. Отбор проб и анализ природных газов нефтегазоносных бассейнов -Под. ред. И.С. Старобинца, М.К. Калинко. М.: Недра, 1985. - 238 с.

40. Перспективы применения прямых геохимических методов поисков залежей нефти и газа относительно небольших размеров в Западной Сибири.// Андреева H.H., A.A. Борковский, С.П. Верес и др. Геология нефти и газа, № 4 - 2001 г. - с.,26-29.

41. Прокопьева Р. Г., Рыльков А. В. Гидрогеохимический метод оценки нефтегазоносности и его использование в условиях Западной Сибири.// Геология иефти и газа.- 1995, N 10, С. 35-39.

42. Славкип B.C., Шик Н.С., Сапрыкина А.ГО. К вопросу дизъюнктивно-блокового строения природных резервуаров Западно-Сибирском НГБ. // Геология нефти и газа № 4. 2001. - С. 40-46

43. Современная геодинамика и нефтегазоносность. В.А. Сидоров, М.В. Багдасарова, C.B. Атанасян и др. М.: Наука, 1989. 320 с.

44. Соколов В.А. Геохимия газов земной коры и атмосферы. М.: Недра, -1966.-382 с.

45. Соколов В.А., Григорьев Г.Г. Методика и результаты газовых геохимических нефтегазопоисковых работ. Гостоптехиздат, 1962. -289 с.

46. Состояние и перспективы развития нефтегазового комплекса Уральского федерального округа // Алешин Б.М., Ворожев Е.С., Рыльков С.А., Сергеева H.A. Вестник недропользователя ХМАО. № 09. - 2002. - С. 29-36,

47. Стадпик Е.В. Новые прямые методы геохимических поисков нефти и газа // Обз. инфор., серия нефтегазовая геология и геофиз. / ВНИИОЭНГ. - 1984,- Вып.7. - С.52.

48. Стадник Е.В., Могилевский Г.А., Богданова В.М. Нефтегазопоисковая газобиохимическая съемка по снежному покрову. Изв. вузов., сер. Геология и разведка, 1978, № 3 - С. 48-56

49. Старобинец И.С. Газогеохимические показатели нефтегазоносности и прогноз состава углеводородных скоплений М.: "Недра", 1986. - 200 с.

50. Теоретические основы и методы поисков и разведки скоплений нефти и газа. /Под редакцией A.A. Бакирова Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Высшая школа. - 1976. - 389 с.

51. Тиссо Б., Вельте Д., Образование и распространение нефти. М.:, «Мир», 1981 -501 с.-III