Литохимический метод прямых поисков нефти и газа

\

Литохимические поиски — геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых, основанные на выявлении повышенных или пониженных (по сравнению с фоном) концентраций химических элементов в коренных породах или рыхлых образованиях. Впервые применены в 1935 Н. И. Сафроновым.

Литохимические поиски применяются для выделения перспективных провинций, площадей, рудных узлов, выявления общих закономерностей размещения полезных ископаемых на территориях исследований (на ранних этапах геологоразведочных работ); для оконтуривания рудных полей, месторождений, поисков глубокозалегающих скрытых месторождений определённых генетических типов, отбраковки зон рассеянной минерализации и рудопроявлений, не имеющих промышленного значения; для оценки перспектив месторождений на глубине и на флангах, корректировки направления геологоразведочных работ, оценки комплексности вещественного состава руд; для изучения степени влияния техногенных факторов на изменение параметров распределения химических элементов в естественных геохимических ландшафтах.

Выделяют литохимические поиски по первичным ореолам, по вторичным ореолам и по потокам рассеяния. Метод поисков по первичным ореолам основан на изучении поведения химических элементов, образующих зоны повышенных или пониженных (по сравнению с фоном) концентраций в коренных породах в результате привноса, выноса или перераспределения элементов в процессе рудообразования. Метод поисков по вторичным ореолам основан на изучении поведения химических элементов в автохтонных рыхлых отложениях и развитых по ним почвах (остаточные ореолы), а также в перекрывающих аллохтонных отложениях ("наложенные" ореолы) в результате гипергенного разрушения нижележащих рудовмещающих пород, рудных тел и первичных ореолов. Метод поисков по потокам рассеяния основан на выявлении повышенных концентраций химических элементов в аллювиальных и пролювиальных отложениях рек и логов.

Литохимические поиски проводятся путём отбора геохимических проб из коренных и рыхлых образований, анализа проб (приближённо-количественного) на широкий круг химических элементов, оконтуривания аномальных концентраций на планах и разрезах. Оценка выявленных аномалий заключается во всестороннем изучении их параметров (морфологии, среднем содержании химических элементов, их соотношений, площади аномалии, удельного содержания полезного компонента на единицу площади аномалии) и др. Сеть опробования принимается в зависимости от детальности проводимых поисковых работ. Опробование коренных пород производится методом пунктирной борозды с интервалом 5-10 м. Плотность опробования вторичных ореолов от 4000 проб на 1 км² площади при масштабе 1:2000 до 2-5 проб при масштабе 1:200000. Плотность опробования литохимических потоков рассеяния от 8 проб на 1 км² площади при масштабе 1:50 000 до 1 пробы на 1 км² при масштабе 1:200000. Перспективы развития литохимических поисков связаны с совершенствованием аппаратуры анализа литохимических проб на широкий круг химических элементов и их соединений с чувствительностью на уровне клерков, автоматизацией процесса анализа проб и обработки его результатов на ЭВМ, а также с комплексированием с минералогическими, термобарометрическими, изотопными, шлиховыми и другими методами.

Физико-геологические предпосылки применения литологического метода с целью поисков нефти и газа

Данный вопрос весьма слабо изучен как в теоретическом плане, так и по фактическому материалу нефтегазоносных регионов. Трудно допустить прямое химическое взаимодействие насыщенных углеводородов с породами при низких температурах. Однако косвенное воздействие на породы мигрирующих УВ с участием бактерий или под влиянием радиоактивных и других процессов вполне реально.

Встречающиеся при проведении геохимических нефтегазопоисковых работ породы верхней части осадочного чехла, как правило, находятся на стадиях начального катагенеза. Использующееся при таких работах структурно-геохимическое бурение не превышает 1000 м (300-700 м). Песчано-алевролитовые породы обычно слабосцементированы, глинистые породы не доходят до стадии образования аргиллитов, а карбонатные породы не перекристаллизованы и сохраняют свой афонитовый. мелкозернистый органогенный или хемогенный вил. Весьма редко в этой зоне встречаются метаморфизованные породы (сливные кварциты, перекристаллизованные известняки и аргиллиты).

Диффузионно-фильтрационный поток от нефтегазовой залежи может воздействовать на породы разреза по-разному в зависимости от их литологического состава и удаленности от залежи.

В результате тектонических процессов, продолжающихся после сформирования залежей, в течение геологического времени создаются пути миграции для флюидов (временные и длительные), по которым в верхние горизонты устремляется миграционный поток глубинных высокоминерализованных вод вместе с растворенными и свободными углеводородами. Воды обычно относительно обогащены магнием, бикарбонатами, йодом, бромом и др., содержат в растворенном виде СО₂ а в некоторых случаях (если углеводородные флюиды залегают в карбонатно-сульфатных отложениях) и H₂S.

В зоне затрудненного газооомена под влиянием проникаюших вод и растворенных газов можно ожидать следующие изменения в породах.

1. Вследствие реакций обмена между нонами Са и Mg или Mg проникает в кристаллическую решетку карбоната кальция (породы цемента), т.е. происходит частичная вторичная доломитизация. При этом улучшаются коллекторские свойства пород что способствует повышению концентрации мигрирующих углеводородных газов.

2. Большую роль в изменении состава и свойств пород играет углекислый газ. Его концентрация в значительной мере регулируется реакцией карбонатного равновесия:

Са(НСО₃)₃ ↔ СаСО₃ + СО₂ + Н₂О

нефть газ литологический порода

Высокое содержание в воде СО₂ смещает реакцию влево, рН понижается; резкое уменьшение концентрации СО₂ смешает реакцию вправо, рН повышается.

Углекислота действует на силикаты и алюмосиликаты, обусловливая вторичное окремненне и другие процессы.

Эти реакции возможны в зонах свободного и частично затрудненного водогазообмена под влиянием углекислого газа, образующегося в результате бактериального окисления миграционных углеводородов.

3. При редукции сульфатов за счет углеводородов и сульфат- восстанавливающих бактерий, которые являются строгими анаэробами, образуются вторичный пирит и сера.

4. В определенных условиях (наличие глубинных разломов, сейсмоактивных зон и др.) изменение свойств пород под влиянием мигрирующих углеводородов возможно в результате радиационно- химических реакций (радиолиза воды и органических веществ, включая углеводороды).

Для зоны затрудненного газоводообмена характерны интенсивный вынос ионов Fe и Мn. пиритизация и монтмориллонитазация гидрослюдистых глин, повышение радиоактивности пород, уменьшение окислительно-восстановительного потенциала, увеличение рН. газовой и битумной составляющих, содержания H2S, перекристаллизация известняков, разуплотнение глин и известняков, уменьшение электрического сопротивления пород.

Взаимодействие углеводородов с породами в этой гидродинамической зоне приводит к образованию СО₂. ряда органоминеральных комплексов, высвобождению кремнезема и других веществ, которые частично мигрируют в верхнюю геохимическую зону, а частично идут на окремнение и перекристаллизацию известняков зоны затрудненного газообмена.

В зоне грунтовых вод происходит «улавливание» мигрантов из первой зоны, а процессы воздействия углеводородного потока на породы ослабевают. Однако здесь СН₄ и другие углеводороды окисляются аэробными бактериями с образованием значительных количеств СО₂. Взаимодействие СО₂. и. возможно, других продуктов разрушения углеводородов с породами может идти по указанным выше реакциям. В результате в той или иной мере изменяется концентрация таких важных породообразующих элементов, как Са, Si. Mg. Na, К, Fe и др.

Таким образом, во всех геохимических зонах будут фиксироваться изменение элементного и минерального состава пород, а также их физических свойств. На основе приведенных теоретических данных и фактического материала по ряду регионов наметились основные направления исследований. Они сводятся к необходимости рассматривать изменения пород под воздействием флюидов. мигрирующих из залежей нефти и газа, как единый взаимосвязанный процесс перераспределения элементного и минерального состава пород и изменения их физических и физико-химические свойств.

Исследования изменений в породах важно начинать с изучения их элементного состава - содержания Fe, Mn, V, Ni, Сu, Са, Si, U(Ra), Th, К, Al, Na, Ti и их соотношений Fe/Mn, V/Ni, Mn/Cu, Th/U(Ra), Ca/Si (карбонатизация), Si/Al (окремнение), K/Na, Al/Na, Al/Ti (физико-химические условия среды в глинистых разностях пород).

Перед рассмотрением характера распределения элементов и изменений их соотношений целесообразно выявить средний элементный состав пород разреза (статистически) в сопоставлении с кларками элементов соответствующих типов пород. На фоне установленных кларковых значений указанных элементов выявляются зоны повышенных и пониженных содержаний отдельных элементов на исследуемой площади. Рассчитываются соотношения элементов и строятся схемы характера изменений этих величин по разрезу и площади исследуемого района. Такой подход позволяет выделить специфические геохимические зоны и участки их разреза, предположительно подверженные влиянию мигрантов от нефтегазовых залежей.

Вторым этапом является исследование минерального состава пород

Изучением пород разреза в шлифах, с помощью электронного микроскопа, рентгеновских и других приборов устанавливается минеральный состав пород и рассчитывается доля этих минералов в породе.

На основе полученной информации строятся литолого- петрографические профильные разрезы с выделением зон вторичного изменения пород, которые сопоставляются с характером распределения углеводородов по разрезу. Все это позволяет наметать вероятные интервалы изменения пород, обусловленные воздействием флюидов, мигрирующих из нефтегазовых залежей.

Дальнейшим этапом исследовании является изучение физических свойств пород каротажными и лабораторными методами (распределение КС. ГК: радиоактивности по U(Ra). К и Тh; плотности, пористости и др.).

Полученные данные в совокупности позволяют наметить вероятную зону миграции флюидов из нефтегазовых залежей, что дает дополнительную информацию при оценке перспектив поисковых площадей.

Размещено на Allbest.ru