Геологічні передумови пошуків та розвідки нафти і газу

Сучасна теорія і практика пошуків та розвідки нафти і газу базуються на аналізі гео­логічних передумов, під якими розуміють сукупність сприятливих показників (кри­теріїв) нафтогазоносності, що залежить від умов утворення, формування і розташування цих корисних копалин в земній корі. Такими показниками є: структурно-тектонічні, стратиграфічні, літологічні, геохімічні, гідрогеологічні та природні нафтогазопрояви. Перші п'ять показників виступають як побічні, а останній - як пряма ознака нафтогазо­носності надр.

Структурно-тектонічні показники при пошуках є основними, оскільки скупчення наф­ти і газу завжди пов'язані з певними структурами, що утворюють пастки різних типів. Тому поширення в регіоні антиклінальних, куполовидних та діапірових складок є сприятлива оз­нака для пошуків нафти і газу. Ці передумови враховують також режими тектонічних рухів, зокрема перевагу процесів занурення в геологічній історії, що розглядяються як ос­новний закон нафтогазонакопичення та головний критерій нафтогазоносності значних те­риторій. Стратиграфічні показники передбачають виявлення в регіоні нафтогазовміщуючих свит і засновані на регіональній приуроченості процесів нафтогазонакопичення до певних стратиграфічних комплексів. Це дає змогу на перших етапах робіт шукати не самі поклади нафти і газу, а ті свити та горизонти, в яких вони можуть бути. Літологічні показники пере­дбачають виділення в розрізі нафтогазоносних свит порід-колекторів, що є резервуарами нафти і газу, та товщ-покришок, які забезпечують збереження покладів. Геохімічні показ­ники мають значення для виявлення сприятливих в нафтогазоносному відношенні ге­охімічних, тобто відновлювальних умов. Такі умови можуть бути визначені по наявності в породах деяких мінералів (пірит, сидерит, ярозит та інших), по збагаченню сіркою та сірководнем, по вмісту бітумінозних порід, горючих сланців та ін. Гідрогеологічні показники передбачають визначення підземних вод, що характерні для нафтогазоносних районів (хлоркальцієвих та гідрокарбонатнонатрієвих), а також наявності в них таких компонентів, як галогени, амоній, нафтенові кислоти, фенол, органічний фосфор, розчинені вуглеводневі гази та інше.

Природні нафтогазопрояви, тобто різного роду сліди нафти і газу на денній поверхні, можуть бути виражені як виходи рідкої нафти, що зустрічаються у вигляді нафтових плівок на водній поверхні, просочування з пористих і тріщинуватих порід, а також нафтових дже­рел і озер; виходи асфальтових та озокеритових утворень, які трапляються в основному у вигляді жил, що заповнюють тріщини в породах; виходи порід, насичених нафтою, або порід, що пахнуть нафтою чи газом; виходи горючих вуглеводневих газів, які можуть про­являтися у вигляді пухирців на воді, струменів у повітря або мікровиділень; грязеві вулкани, що є супутниками родовищ нафти і газу і характеризуються потужними періодичними ви-

кидами. Всі природні нафтогазопрояви є важливою прямою ознакою наявності в надрах скупчень нафти і газу, але відсутність таких проявів не свідчить про безперспективність регіону.

2.3. Стадійність пошуково-розвідувальних робіт

Пошуки та розвідка нафти і газу характеризуються стадійністю робіт, тобто поступовим одержанням інформації про будову геологічних об'єктів та достовірність оцінки їх ресурсів і запасів при підготовці до розробки. Згідно з сучасною класифікацією ресурси та запаси нафти і газу за ступенем вивченості поділяються на такі категорії: прогнозні ресурси (кате­горії Д₂ і ДІ>; перспективні ресурси (категорія С₃): попередньо оцінені запаси (категорія С?); розвідані запаси (категорії СІ, В, А).

На різних етапах і стадіях геологорозвідувального процесу підготовлюються ресурси або запаси різних категорій.

За своїм призначенням та послідовністю виконання геологорозвідувальний процес поділяється на три етапи, в складі яких виділяється шість стадій. Основні задачі та типовий комплекс робіт на кожній стадії описані в табл.2.1.

2.4. Методи пошуків та розвідки нафти і газу

У процесі проведення пошуково-розвідувальних робіт застосовуються такі методи досліджень геологічної будови надр, виявлення і оцінки покладів нафти і газу: геологічні, ге­оморфологічні, геофізичні, геохімічні та буріння свердловин.

Геологічні методи досліджень базуються на вивченні характеру, складу і віку осадових відкладів і тектонічної будови території шляхом різних польових і дистанційних спостере­жень, лабораторних досліджень і камерального узагальнення одержаних матеріалів. Серед польових досліджень виділяють геологічні і структурно-геологічні зйомки.

Геологічна зйомка (табл.2.2) проводиться з метою складання геологічної карти місцевості для вивчення стратиграфії і літології відкладів, що виходять на її поверхню, і ви­яснення її тектонічної будови. Така зйомка здійснюється в два етапи: самі дослідження і ка­меральна обробка зібраних матеріалів.

На першому етапі складається польова геологічна карта, для чого планомірно і всебічно вивчаються і наносяться на топооснову природні відклади та гірничі виробки з показом еле­ментів залягання гірських порід. При цьому виявляються і трасуються геологічні межі, про­стежуються розривні порушення, вивчаються літологічний склад, генезис, умови заляган­ня, взаємовідношення і вік гірських порід. Уважно вивчаються контактні зони, прояви ко­рисних копалин і, особливо, нафто- і газопрояви. Ведуться також спостереження за рельєфом і підземними водами. Всі спостереження заносяться в геологічний щоденник. Крім того, проводиться відбір зразків порід, корисних копалин, залишків фауни і флори. При геологічній зйомці широко використовуються аерометоди, які базуються на спостере­женні та фотографуванні земної поверхні з літальних апаратів. Ці методи основані на існуванні тісного зв'язку між геологічною будовою території з її рельєфом, гідрографією, фунтовими утвореннями, рослинністю, кольоровими і тональними особливостями ланд­шафту. Вивчаючи ці особливості земної поверхні візуально з повітря або по аерофо-тознімках шляхом їх дешифрування, можна встановити багато рис геологічної будови досліджуваної території. В процесі камеральної обробки фактичного матеріалу уточнюють­ся і деталізуються результати польових спостережень шляхом спеціальних лабораторних досліджень — мікроскопічних, хімічних, спектроскопічних, люмінісцентних та інших, виз­начаються викопні рештки фауни і флори, складаються необхідні графічні документи (гео­логічні карти, стратиграфічні колонки, геологічні розрізи і т.д.), узагальнюються всі дані і складається звіт.

Таблиця 2.1.

Продовження табл. 2.1.

Таблиця 2.2.

Структурно-геологічна зйомка або структурно-геологічне карту­вання - це

спеціалізована детальна гео­логічна зйомка для одержання структурної карти по опорному або маркуючому гори­зонту, який характеризує умови залягання перс-пективних комплексів порід. Процес зйомки включає такі основні опера-ції: виділення в геологічному розрізі відкладів досліджуваної площі опор-них і маркуючих горизонтів; визна-чення базисної геологічної поверхні або межі, по якій буде побудована геологічна структурна карта; вияв-лення і детальний опис точок ого-лення (виходу) опорних і маркую-чих горизонтів на місцевості; інстру-ментальна прив'язка точок оголення до топооснови, вибір координат і висотних відміток базисної геологічної поверхні; побудова структурної карти.

В геологічне закритих районах при такій зйомці бурять неглибокі структурно-карту-вальні свердловини, які повинні розкривати маркуючі та опорні горизонти. Як метод вияв­лення і підготовки структур структурно-геологічна зйомка застосовується в основному в складчастих областях і в районах розвитку солянокупольних структур і здебільшого в комп­лексі з геофізичними методами.

Кондиційність структурної карти залежно від масштабу зйомки і ступеня складності ге­ологічної будови визначається нормою структурних точок на 1 км² площі (табл.2.3.).

Геоморфологічні методи досліджень базуються на вивченні рельєфу та рельєфотвірних процесів і прогнозування за ними структурних елементів, з якими можуть бути пов'язані поклади нафти і газу. Такі дослідження проводяться в обмежених об'ємах і найбільше значення мають в слабооголених районах при пошуках зон регіональних піднять та локальних структур.

У комплексі геофізичних методів досліджень при пошуково-розвідувальних роботах виділяють дві групи: польові (розвідувальна геофізика) і промислові (гео-фізичні дослідження в свердловинах - каротаж). Польові методи базуються на вив-ченні й аналізі розподілу природних або штучно створених фізичних полів – граві-таційного, магнітного, електричного, радіоактивного, теплового і сейсмічного.

Неоднакові фізичні властивості гірських порід зумовлюють неоднорідні фізичні поля, що дає змогу виявляти особливості геологічної будови окремих територій. За характером використовуваних полів розрізняють і методи польової розвідувальної геофізики. На вико­ристанні природних полів засновані методи граві- і магніторозвідки, радіометрії і, частково, електророзвідки та геотермії. Ці методи використовуються, головним чином, для регіональних досліджень.

Штучні поля збуджуються спеціальними технічними засобами. На їх використанні за­сновані такі методи як сейсморозвідка постійним і змінним струмом, вивчення викликаних теплових полів. Достовірність і вирішувальна спроможність методів штучного поля, як пра­вило, вища, але вони, звичайно, складніші та дорожчі. Ці методи застосовуються головним чином для детальних досліджень, але і в регіональних дослідженнях відіграють важливу роль.

Основою інтерпретації геофізичної інформації служить розв'язання оберненої задачі, коли за просторово-часовим розподілом геофізичного поля визначають будову і властивості об'єкту, що вивчається. Найбільш відповідальним і трудомістким етапом при цьому є гео­логічна інтерпретація, при проведенні якої геофізична інформація використовується в поєднанні з даними інших видів спостережень (буріння, геохімічних та ін.).

Геохімічні методи досліджень базуються на виявленні вуглеводнів, що мігрують із по­кладів, встановленні закономірностей їх розподілу, а також на вивченні змін гірських порід, підземних вод і грунтів під впливом вуглеводнів. За своїм змістом і призначенням ці методи поділяють на дві групи. Першу групу становлять методи вивчення регіональної геохімічної обстановки надр перспективних територій або окремих літолого-стратиграфічних комп­лексів, прямих і посередніх ознак і показників нафтогазоносності, а також для оцінки сту­пеня перспективності на нафту і газ. Другу групу — методи виявлення і вивчення ареалів розсіювання вуглеводнів на окремих площах для пошуку нафти і газу.

Залежно від конкретних пошукових задач, об'єктів вивчення і виду аналітичних визна­чень застосовуються п'ять геохімічних методів: газовий (газометричний), гідрохімічний, біогеохімічний, літогеохімічний і бітумінологічний.

Газовий метод базується на явищі розсіювання газоподібних вуглеводнів із покладів нафти чи газу. Він дає змогу визначити кількісний і якісний склад кернів, шламів, глини­стих розчинів і вибійної атмосфери неглибоких свердловин, а також пластових вод і вияви­ти за газовими показниками просторове ТІоложення аномальних полів концентрації газів і з врахуванням будови району оцінити достовірність зв'язку цих аномалій з наявністю по­кладів нафти або газу.

Проведення газового методу включає відбір зразків керну, шламу, води, глини-стого роз­чину привибійної атмосфери неглибоких свердловин; дегазацію зразків; аналіз газів на хроматографі; обробку результатів згідно з обчислювальними прог-рамами і встановлення фоно­вих значень концентрації; побудову геохімічних карт, діаграм, розрізів і т.ін.; виділення полів аномальних концентрацій; оцінку природи виявлених аномалій.

Наявність у пробах вуглеводневих газів (від метану до гексану) є прямим пока-зником нафтогазоносності надр. При обробці даних найчастіше розглядаються вміст метану і про­пану, сума важких вуглеводнів, відношення вмісту метану до вмісту різних гомологів. По­шуковими інформативними показниками нафтогазоно-сності надр є аномальні концентрації вуглеводневих газів стосовно до їх фонових значень для даної території. При цьому під газо­вою аномалією розуміють законо-мірно розташовані зони з підвищеними високими концент­раціями газу на фоні зон з низькими концентраціями. Залежно від положення відносно по­кладу спостеріга-ються прямі і зміщені аномалії. За формою аномалії бувають суцільні, кільцеві, плямисті та локальні.

Гідрогеохімічний метод базується на виявленні ознак нафтогазоносності в пла­стових водах. Основна інформація поступає при вивченні сольового і газового складу пла­стових вод, а також водорозчиненої органічної речовини. Аномальні поля концентрацій за сольовим складом і загальною мінералізацією несуть інформацію про можливі скупчення нафти і газу. Органічні речовини (бензол, толуол, фосфор, амоній) в певних геологічних умовах можуть виступати як прямі ознаки нафтогазоносності надр. Найбільше значення мають показники, що відображають вуглеводневий склад вод і пружність газів.

Біогеохімічний метод базується на вивченні розповсюдження мікроорганізмів (бактерій), що окислюють вуглеводні в природних середовищах (грунтах, породах, водах). Найбільш показовим в пошуковому відношенні є мікроорганізми, що окисляють пропан, бу­тан і пентан. В деяких випадках певне значення мають і метаноутворюючі бактерії. Область застосування цього методу обмежується екологічною зоною розвитку вуглеводневоокислю-ючих бактерій.

Бітумінологічний метод базується на виявленні ареалів розсіювання рідких вуг­леводнів нафтового ряду, що мігрують через зони підвищеної проникності від покладу до де­нної поверхні. Він дає змогу визначити природу бітумінозної речовини порід, що розкрива­ються геохімічними свердловинами, за допомогою методів хімічної бітумінології, люмінесценції, ядерної фізики і петрографії. Особливо перспективне застосування ядерно-

магнітного і електронно-парамагнітного резонансів для виділення зон міграції бітумінозної речовини.

Літогеохімічний метод базується на виявленні прямих і посередніх ознак наф­тогазоносності в корінних осадових породах. У процесі міграції газових вуглеводнів із по­кладу до денної поверхні на межі фаз газ-порода-вода розвиваються складні фізико-хімічні процеси, які в масштабі геологічного часу можуть привести до значних змін складу і власти­востей осадових порід. Сліди такої дії можна оцінити кількісно у вигляді ареалів аномаль­них концентрацій елементів, що мають змінну валентність (залізо, мідь, кобальт, марга­нець, ванадій, титан та ін.); аномальних значень параметрів середовища (окисно-відновний потенціал, рН); специфічних мінеральних новоутворень (сульфіди, карбонати); аномаль­них значень фізичних властивостей порід (колір, густина, пружність, діелектрична про­никність та ін.). Сучасні методи досліджень дають змогу фіксувати ці зміни в осадових по­родах на значній відстані від покладів нафти і газу.

Геохімічні пошуки нафти і газу проводяться слідом за дрібномасштабними регіональними геологозйомочними і геофізичними дослідженнями в масштабі 11500000 і за­вершуються на пошуковому етапі геологорозвідувальних робіт на перспективних площах. Геохімічні пошуки входять в загальний комплекс пошуковорозвідувальних робіт. При ви­дачі рекомендацій під глибоке буріння за підсумками геохімічних робіт обов'язково повинні враховуватись результати раніше проведених геологічних і геофізичних досліджень.

При визначенні області й умов застосування геохімічних методів пошуків нафти і газу необхідно виходити з особливостей фізико-хімічних процесів у верхній частині осадового розрізу, де виділяються дві зони: верхня і нижня. Верхня зона характеризується активним водогазообміном, інтенсивним розвитком окисних процесів і аеробних мікроорганізмів, що утилізують газові вуглеводні, її нижня межа визначається регіональним базисом ерозії або першим регіональне витриманим водоупором. Нижня зона, що охоплює решту верхньої ча­стини осадового розрізу, де проводяться геохімічні пошуки (звичайно до глибини 300 — 500 м), характеризується різким сповільненням водообміну, ізольованістю від впливу ат­мосферних агентів, переважанням відповідних умов середовища і, що особливо важливо, значно вищою інформативністю геохімічних показників (за винятком мікробіологічних) порівняно з верхньою зоною.

Однозначна інтерпретація природи геохімічних аномалій не завжди можлива, ообливо для покриву молодих осадів. Це зв'язано з тим, що на процеси розсіювання вуглеводнів із глибоких джерел накладаються процеси газоутворення, що відбуваються в перекриваючих породах і перш за все в молодих покривних утвореннях. Ці, головним чином, біогенні про­цеси можуть бути більш інтенсивні, ніж дифузійно-ефузивний потік вуглеводнів із покладу. Ефективні результати можуть бути одержані, головним чином, в районах і на структурах з тектонічними порушеннями, які забезпечують активну ефузію вуглеводневих газів.

Буріння свердловин проводиться на всіх стадіях геологорозвідувального процесу. Класифікація таких свердловин, їх призначення та методи досліджень у них наве­дені в табл. 2.4.

Основна мета буріння свердловин - вивчення розрізів порід на глибинах, недоступних для дослідження іншими методами, а також безпосереднє розкриття і випробування нафто­газоносних горизонтів. Тільки буріння глибоких свердловин дає найбільш достовірну інформацію, як про геологічну будову площ, так і про скупчення нафти і газу в надрах. Всі інші методи, що застосовуються для геологічного вивчення надр, базуються на даних буріння свердловин, і тільки бурінням можуть бути перевірені всі зроблені висновки й уза­гальнення.

Таблиця2.4.

Продовження табл. 2.4.

Поиск по сайту: