Обоснование биогеохимического метода поисков залежей УВ и микробиологические

показатели нефтегазоносности [6, 13]

При определении масштабов миграции УВ из залежей нефти и газа весьма важно учитывать деятельность микроорганизмов, широко развитых в верхних частях осадочного чехла, гидросфере и околоземном пространстве. В частности, большую роль в уничтожении УВ газов играет группа бактерий, окисляющихметан и его гомологи,, представленная в основном Pseudomonas и Мусоbacterium. Одна клетка бактерий, окисляющих газообразные УВ при температуре 27-30 °С, потребляет в час 2 ^. 10^-13 – 5 ^. 10^-12 мл пропана или метана.

В настоящее время можно считать твердо установленным, что углеводородокисляющие микроорганизмы расселяются повсюду, где при наличии кислорода воздуха появляются газообразные или жидкие УВ. Средами обитания этих бактерий являются подпочвенные отложения и подземные воды в зоне нефтяных и газовых месторождений и подземных газохранилищ, угольные толщи и вмещающие их породы, а также придонные осадки и придонные воды морей и других водоемов, воздушные массы и снежный покров.

Развитие бактерий, окисляющих УВ, в отдельных случаях может быть настолько интенсивным, что весь мигрирующий поток УВ полностью уравновешивается газопоглотительной деятельностью бактерий, образующих над залежью мощный бактериальный фильтр.

В зоне газобактериальных скоплений, имеющих локальный характер, наблюдается достаточно тесная корреляция между данными газовых и бактериальных определений. Она может носить прямой или обратный характер в зависимости от интенсивности процессов миграции и газопоглотительной способности бактериального фильтра. Наглядным примером в этом отношении могут служить результаты многолетних наблюдений над содержанием газовых компонентов и развитием бактериального населения в подземных водах ордовика на площади Гатчинского подземного газохранилища Ленинградской области. В центральной части газохранилища наблюдается прямая корреляционная связь между газовыми и бактериальными показателями, в периферийных частях его преобладает обратная зависимость, в более удаленных частях Гатчинской площади указанная корреляция ослабевает или исчезает полностью. В подземных водах на загазованных площадях бактериальные эффекты нередко возникают до появления микроконцентраций УВГ. Динамика показателя суммарной интенсив­ности развития углеводородокисляющей микрофлоры во времени согласуется с кривыми изменения концентрации метана и тяжелых УВ. Практика показала, что микроорганизмы не только помогают обнаруживать зоны скопления блуждающих газов, но, что особенно важно, способствуют резкому снижению концентраций метана и тяжелых углеводородов в подземных водах и породах.

Данные многолетнего изучения микрофлоры подземных вод на площади действующих и проектируемых газохранилищ показывает, чтонаибольшая интенсивность процессов бактериального окисления УВ наблюдается в интервале 0-300 м.

Таким образом, теоретические предпосылки и практика проведения газобактериальных съемок подтверждают возможность ассимиляции микроорганизмами на отдельных участках осадочной толщи значительной части газа, мигрирующего от газонефтяных залежей к дневной поверхности.

Биохимические процессы окисления УВ, происходящие в водонасыщенной среде, приводят к изменению состава вод, в частности к уменьшению содержания сульфатов в водах, повышению концентрации гидрокарбонатов и т.п. Кроме того, восходящий поток флюидов в зонах месторождений ведет к обогащению вод, расположенных над залежами горизонтов такими компонентами ОВ, как бензол, толуол, фенол, аммоний, йод, фосфор и другие, которые несут информацию о наличии залежей нефти и газа на глубине. В результате всех отмеченных процессов в водах и породах верхних частей разреза над залежами формируются различного рода гидрогазобиохимические аномалии. Таким образом, тесная генетическая связь между газовыми, бактериальными и гидрохимическими показателями определяет необходимость их комплексирования при геохимических поисках залежей нефти и газа, проводимых в верхней зоне осадочного чехла.

Различные виды микрофлоры, окисляющей газообразные продукты, а также их генерирующей, перемещаются прежде всего по водопроводящим породам из областей питания в более глубокие слои навстречу мигрирующим углеводородным газам. Границы их распространения в тех местах, где имеются горючие газы, определяются биологическими барьерами различного типа: высокой минерализацией вод и температурой среды (более 80-90 °С), значительной плотностью пород, их радиоактивностью и неблагоприятными значениями рН.

Исследования подземных вод и пород в зоне нефтяных и газовых месторождений показали, что присутствующая в них микрофлора жизнедеятельна и представлена различными физиологическими группами. В мезо-кайнозойских отложениях количество и глубина распространения микрофлоры более значительны, нежели в отложениях палеозойского возраста. В глубинных отложениях бактерии, окисляющие парообразные углеводороды, встречаются значительно чаще организмов, использующих метан, пропан и бутан, что объясняется более широким диапазоном значений давления, температур, минерализации и значений рН среды, которые способны сносить микроорганизмы первой группы.

По глубине распространения группы бактерий, окисляющих горючие газы, можно судить о нижней границе зоны гипергенеза. Биохимическая деятельность этой группы бактерий может оказывать существенное влияние на концентрацию и компонентный состав углеводородных и других газов. Изменение компонентного состава газов, находящихся в свободном или сорбированном состоянии, происходящее при участии микроорганизмов, можно назвать биохимическим метаморфизмом газов.

Значение этого процесса для определения генезиса УВГ и их принадлежности к тому или иному продуктивному пласту изучалась на примере отдельных площадей Северного Кавказа, Волго-Урала и подземных газохранилищ Ленинградской, Московской областей и Латвии.

Результаты наблюдения за динамикой газов, мигрировавших по различным нарушениям на площади газохранилищ, а также при утечке из аварийных скважин на промыслах, позволили разработать ряда критериев практического характера. Выяснилось, что при прохождении углеводородных газов через химически и биологически активные среды прежде всего претерпевают изменения их наиболее тяжелые гомологи - бутан и пентан, затем уменьшается содержание пропана и этана.

Поскольку в менее плотных, лучше аэрируемых породах биохимические процессы протекают более активно, они, очевидно, оказывают большее влияние на изменение состава газов, нежели на процессы диффузионного разделения газов, преобладающие в более плотной нижней части разреза. Концентрация газов и биогенность пород, перекрывающих залежь, зависят как от глубины залегания источника углеводородов, так и от его мощности. В свя­зи с этим совместное рассмотрение упомянутых показателей может существенно облегчить интерпретацию результатов газобио­химических исследований.

Наличие углеводородокисляющих бактерий в осадочных породах и водах, интенсификация их жизнедеятельности на участках повышенного скопления миграционных УВГ (аномалий) и изменение концентрации и состава УВГ под влиянием бактерий служат основой применения биогеохимического методе поиска залежей нефти и газа.

К микробиологическим показателям нефтегазоносности относятся микроорганизмы, использующие в качестве источников жизнедеятельности УВ. Установлена приуроченность к газонефтяным месторождениям различных видов микроорганизмов, избирательно использующих метан и ТУ. Наиболее показательными в нефтегазопоисковом отношении являются бактерии, окисляющие пропан, бутан и частично пентан.

Используемые микробиологические показатели при поисках нефти и газа подразделяются на прямые (окисляющие, газо- и парообразные УВ) и косвенные (водородокисляющие, десульфатизирующие) показатели, а также контрольные организмы (разрушающие клетчатку, метан- и водородобразующие). К благоприятным показателям нефтегазоносности относят наличие в подземных водах бактерий, окисляющих водород, ксилол, толуол и нафталин. Среди микробиологических показателей различают региональные показатели, к которым причисляет сульфатредуцирующие бактерии в активном состоянии или активные процессы сульфатредукции (присутствие в водах сероводорода, в породах пирита и т. д.).

Имеющиеся материалы позволяют считать микробиологические показатели (бактерии, окисляющие газообразные и жидкие УВ; сульфатредуцирующие, денитрифицирующие и др.) главным образом косвенными индикаторами нефтегазоносности. Отсутствие микрофлоры в подземных водах нельзя рассматривать как отрицательный показатель, так как жизнедеятельность микроорганизмов зависит от различных факторов (температуры, рН среды, минерализации и др.). Микробиологические показатели приобретают важное значение при нефтегазопоисковых работах, проводимых по приповерхностным водам.