13.5. Исследования на площади нефтяного месторождения

Магнитное поле на площади нефтяного месторождения отличается от поля вне этой площади. Различие обусловлено спецификой физических свойств толщи перекрывающих пород.

В пределах месторождения стабильность остаточной намагниченности нарушается появлением вторичной намагниченности, связанной с химическими превращениями пород перекрывающей толщи. Уже на первых стадиях катагенеза органического вещества происходит диффузия в окружающее пространство водорода, двуокиси углерода и сероводорода. Нефтяные углеводороды оказывают восстанавливающее действие на окисные формы железа.

В зоне восстановления окисное железо (Fе₂О₃), взаимодействуя с органическим веществом, переходит в закисное (Fe₃О₄). Сероводород и углекислый газ, поднимаясь по трещинам и взаимодействуя с закисным соединением, образует сульфид (пирит) и карбонат (сидерит) железа. Происходит пиритизация и карбонизация. При процессах выветривания и окисления новообразования переходят в гидроокислы железа (гетит, гидрогетит и гидрогематит).

В зоне водонефтяного контакта почти все железо в породах находится в закисной форме, доля окисного железа составляет не более 1-2%. При этом внутри контура нефтеносности количество закисного железа выше, чем вне его. Вместе с изменением минералогического состава пород меняются и физические свойства их. Внутри контура закисное железо переходит в парамагнетики, а в около контурной части окисное железо находится в более сильном магнитном состоянии.

Свойства пород над залежью нефти и пород-коллекторов обусловливаются преимущественно только вторичной намагниченностью новообразовавшихся минералов. Вне контура нефтеносности намагниченность пород в большинстве случаев остается первичной, ферромагнитные минералы остаются первозданными.

С наличием залежи углеводородов связаны важные тепловые эффекты. В общем потоке тепла, идущего с глубинных недр Земли, возникают локальные неоднородности. Поток тепла Q выражается в виде произведения

Q=K ,

где К ‑ коэффициент теплопроводности и ‑ геотермический градиент. При прохождении потока через толщу с пониженной теплопроводностью коэффициент теплопроводности К уменьшается, а геотермический градиент увеличивается. В связи с увеличением градиента увеличивается и температура в толще пород. Аналогичными свойствами, только слабее выраженными, обладает загазованная перекрывающая толща. Вследствие действия диффузионного потока температура в верхней части перекрывающей толщи повышается на величину порядка 5°С и больше. Изменение температуры в осадочном чехле является одним из факторов, изменяющих магнитные свойства пород. Практически осадочные породы вследствие проникновения тепла становятся слабомагнитными. Аномальный эффект в магнитном поле может составить несколько нанотесл.

Понижение магнитного поля наблюдается в пределах теплового ореола, границы которого приурочиваются к проекции контура газонефтяного контакта на земную поверхность. Места повышения концентрации ферромагнетиков отображаются в магнитном поле положительной аномалией.

На рис. 13.12 представлены результаты аэромагнитной съемки и данные бурения на Майкорском месторождении нефти. Отметим, что основной нефтепродуктивной толщей являются терригенные отложения. Залежам нефти соответствует магнитная локальная аномалия амплитуды 2-3 нТл. Картина выявленной магнитной аномалии представляет собой совокупность последовательно соединенных друг с другом мелких аномалий небольших поперечных размеров.

1 3

2 4

Рис. 13.12. Магнитное поле над Майкорским месторождением нефти: (по данным Л.А.Гершанок)

1 – нефтенасыщенные породы; 2 – водонасыщенные породы; 3 – плотные породы; 4 –нефть (геологический разрез составил В.Г.Звездин, 1984)

При оценке глубин залегания установлено, что магнитные источники находятся на небольших глубинах, очевидно, они связаны с дифференциальной изменчивостью намагниченности приповерхностных отложений. Можно предположить, что изменение магнитных свойств обусловлено трещиноватостью пород, идущей от структуры до верхней части разреза. В результате проникновения углеводородов по трещинам от залежи нефти к поверхности Земли в верхней части разреза создается ореол намагниченности, который формирует локальную магнитную аномалию на протяженности всей зоны трещиноватости.

Рис. 13.13. Кольцевые магнитные аномалии над локальными структурами: 1, 2, 3, 4, 5 – локальные структуры, выявленные сейсморазведкой, 6 – внешний контур положительных локальных магнитных аномалий, 7 – внутренний контур, 8 – сейсмические профили, 9 – изогипсы отражающего горизонта (по Л.А.Гершанок)

При изучении куполовидных платформенных структур наземной магниторазведкой /3/ установлено соответствие крыльям и периклиналям поднятий слабоположительных магнитных аномалий прямоугольного импульса, осложненного высокочастотной наводкой. Зональность усиливается наличием залежи нефти и газа в поднятии антиклинального типа и контролирует ее контур.

На рис. 13.13 приведены структурный план по отражающему горизонту ряда локальных структур, выявленных сейсморазведкой, и остаточные магнитные аномалии, полученные при съемке протонными магнитометрами на сейсмических профилях. Ореольная зональность магнитного поля характерна почти для всех представленных структур, внешний контур положительных магнитных аномалий контролирует контуры поднятий, а внутренний контур указывает на расположение свода структур.

Возможности наземной магнитной съемки для изучения поднятий демонстрируют исследования над Светлаковской структурой (рис.13.14). Структура намечена по данным сейсморазведки по отражающим горизонтам П и П^п. Глубина до горизонтов составляет 1350 м и 1400 м, размеры структур 2,0 х 1,0 км, амплитуды по горизонтам – 10 и 10 м. По генетическому типу поднятие относится к прибортовой структуре облегания, в основании которой залегает рифовое тело верхнефранско-фаменского возраста. Локальное повышение амплитуды магнитного поля между пикетами 30 и 50 отмечено на подъеме горизонта П^п. Обратим внимание на то, что локальные изменения магнитного поля произошли в области градиентного участка регионального фона, который своим «поведением» может свидетельствовать о наличии границы блока фундамента, связанного с тектоническим осложнением в осадочном чехле.

При производстве высокоточной магнитной съемки на сейсмических профилях качество полевых материалов снижается из-за влияния большого числа помех (трубопроводы, трубы, оставленные в скважинах; буровые установки, линии электропередач). При выборе методики наблюдений на сейсмических профилях необходимо учитывать возможность действия промышленных искусственных помех, их протяженность и интенсивность.

Рис. 13.14. Магнитное поле над Светлаковской структурой

(по Л.А.Гершанок)

На участках профиля с электрическими наводками производство магнитных съемок должно вестись по синхронной методике, автоматически учитывающей влияние переменного магнитного поля.

Таким образом, в платформенных районах для магнитных аномалий наиболее характерны максимумы и минимумы небольшой интенсивности, а также могут отмечаться специфические аномалии, обусловленные латеральной изменчивостью намагниченности горных пород осадочного чехла под воздействием диффузионных флюидальных потоков, зарождающихся в породах кристаллического фундамента. Оценка природы таких аномалий возможна после детального изучения магнитных свойств разрезов осадочного чехла.