книги из ГПНТБ / Зингер А.С. Ореолы рассеяния нефтяных и газовых залежей

лами П. Л . Антонова (1950), для некоторых простейших форм самого источника газа 'при условии миграции газа в однород­ ной среде, аномалии, по мнению указанных авторов, могут иметь формы, представленные на рис. 1. В реальных природ-

Рис. 1. Форма газовых аномалий в однородной среде

Внизу — источник газа, вверху — аномалии.

ных условиях, когда проницаемость горных пород крайне не­ однородна, действительные кривые распределения мигрирую­ щих тазов могут сильно отличаться от приведенных выше кри­ вых для однородной среды. Чем меньше проницаемость какого-либо участка толщи горных пород, тем меньшей интен­ сивностью обладает здесь и миграционный газовый поток и наоборот: На рис. 2 представлены примеры газовых аномалий, полученных в поверхностных слоях на нефтегазоносных пло­ щадях. Лишь в сравнительно редких случаях форма и распо­ ложение аномалий приблизительно соответствуют тому, что

При значительной степени нарушенное™ и интенсивной миг­ рации газов по трещинам газовая аномалия принимает свое­ образный вид линейных резких максимумов, приуроченных к нарушениям (рис. 3).

В более поздней работе В. А. Соколов (1966) отмечает, что форма газовых аномалий бывает различной, но общий их характер сводится к двум основным типам, У первого типа ано­ малий более высокие концентрации сосредоточены в централь­ ной ее части. Второй тип — это кольцевые аномалии («халоэффект»), у которых более высокие концентрации сосредото­ чены на периферии. О природе кольцевых аномалий высказы­ вались различные суждения. Форма этих аномалий, ло-видимому, обусловлена или весьма низкой проницаемос­ тью пород, покрывающих залежь, или тектоническими подвиж­ ками блоков, содержащих залежи, что приводит к более ин­ тенсивной миграции газов но нарушениям.

10

которое следует хорошо обозначенной системе каналов, обыч­ но являющихся -путями поверхностного стока.

Очень подробно рассеяние металлов в различных по

.литологическому составу вмещающих породах рассмотрено

11

Рис. 3. Газовые аномалии, приуроченные к нарушениям и выходам нефтеносных пластов.

X. Т. Моррисом (X. Т. Моррис и Т. С. Ловеринг, 1954). Полу­ ченный ими фактический материал указывает на однообразиеформ ореолов рассеяния и на близкое сходство кривых разме­ щения тяжелых металлов с теоретическими кривыми рассея­ ния. Это дает X. Т. Моррису основание предполагать, «чтоконцентрация следов тяжелых металлов в относительно нена­ рушенных боковых породах является результатом диффузии».

Большое внимание рассматриваемому вопросу уделено в

12

широко известной работе А. И. Саукова (1963), где, в част­ ности, подробно анализируются внешние и внутренние фак­ торы миграции, определяющие различные формы ореолов рас­ сеяния.

Как отмечает А. А. Сауков, в простейшем случае ореолы рассеяния развиваются за счет равномерной миграции эле­ ментов во все стороны от месторождения и формы их в плане приближенно повторяют контуры рудных тел. Очень часто миграция элементов происходит в одном направлении, и в этом случае аномалии приобретают характер потоков рассея­ ния. Указанные ореолы и потоки рассеяния связаны в основ­ ном с разрушением месторождений и поэтому являются вто­ ричными. Однако, как отмечалось ранее, в природе имеют место и первичные ореолы, и потоки рассеяния, образованные одновременно с месторождениями в результате тех же самых генетических процессов.

Первичные и вторичные ореолы часто накладываются друг на друга, что затрудняет их расшифровку. На первичные орео­ лы, как правило, налагаются вторичные, связанные с разру­ шением месторождений и их первичных ореолов. Формы пер­ вичных ореолов, по данным А. А. Саукова, в общем повторяют формы рудных тел, с которыми они генетически связаны. Фор­ мы и размеры ореолов рассеяния определяются рядом причин, включающих как внутренние факторы миграции самих эле­ ментов, так и внешние условия среды, в которой эта миграция происходит.

ИССЛЕДОВАНИЯ ОРЕОЛОВ РАССЕЯНИЯ В НЕФТЕПОИСКОВОЙ ГИДРОГЕОЛОГИИ

Для различных геохимических методов поис­ ков накопление сведений по ореолам рассеяния нефтяных и газовых залежей относится к периоду 50—60 годов. Как отме­ чала В. Н. Флоровская (1958), поисковая геохимия распола­ гала уже к этому времени фактами, относящимися к проблеме формирования ореолов рассеяния около газонефтяных зале­ жей. В этот же период подчеркивалась и необходимость изу­ чения специфики состава подземных вод и водораетворенных газов, связанной с влиянием нефтяных и газовых залежей. Еще в 1955 г. М. А. Гатальский отмечал, что геологи-нефтяники не всегда учитывают, что на всей площади небольших струк­ тур пластовые воды и газы одного и того же горизонта доволь­ но близки по составу. Поэтому, если в какой-либо части струк­ туры имеется нефтяная или газовая залежь, то состав пласто-

13

вых вод и газов, вскрытых в любой точке этой структуры» будет указывать на возможное присутствие залежей, тогда как скважина, попавшая за контур газонефтяной залежи, может ничего не дать, если в ее разрезе не оказалось нефтепроявлений.

стве случаев укажет на отсутствие такой залежи. М. А. Гатальский писал: «При разведке многих структур хорошо изу­ ченные пластовые воды и газы в одной разведочной скважине могут дать значительно более надежный материал для суж­ дения о перспективности структуры в целом, чем несколько таких скважин, проведенных без опробования пластовых вод и газов, как это практикуется в настоящее время».

Таким образом, М. А. Гатальский допускает возможность распространения сферы влияния залежи на окружающие под­ земные воды в пределах всей структуры.

Широкую известность получили также первые исследова­ ния Е. Е. Беляковой (1956) по определению нефтепоискового значения подземных вод и растворенных в воде газов на тер­ ритории Самаро-Камского междуречья Волго-Уральской об­ ласти и Б. Б. Митгарц (1956) в Фергане.

Основные закономерности распределения компонентов со­ левого, газового составов и общей газонасыщенности подзем­ ных вод по мере удаления от залежей нефти и газа, по ре­ зультатам исследований Е. Е. Беляковой, сводятся к следую­ щему:

1. Минерализация подземных вод гидрогеологически за­ крытых структур и горизонтов не меняется по мере удаления от залежей. Содержание аммония достигает максимума в приконтурной зоне.

В водах гидрогеологически менее закрытых структур и го­ ризонтов степень минерализации и содержание брома в ре­ гиональном плане закономерно снижаются по мере удаления от контура. Содержание сульфатов вначале растет, а затем снижается при одновременном уменьшении общей минерали­ зации вод. Содержание метаборной кислоты закономерно снижается, а йода — колеблется в широких пределах и обна­ руживает зависимость от степени минерализации вод, удален­ ности от контура нефтеносности и от вещественного состава пород.

2. Газонасыщенность подземных вод нефтяных и газовых залежей не зависит от минерализации вод и в интервале ог

14

О до 10 км определяется степенью газонасыщенности нефти или размером газовой залежи.

3. Общая упругость газов, растворенных в водах гидрогео­ логически закрытых структур, относительно плавно снижается по мере удаления от контура нефтеносности. Градиент упру­ гости наиболее высок в приконтурной зоне (интервал 0— 0,5 км). Потеря упругости здесь составляет 40%; на расстоя­ нии 10 км потеря общей упругости газа равна 70%.

4. Для таких компонентов подземных вод, .как сероводо­ род, углекислый газ, безаргонный азот и нафтеновые кислоты, появление которых, по мнению Е. Е. Беляковой, связано со сложными окислительно-восстановительными .процессами, идущими в системе вода—порода—нефть—газ в присутствии микроорганизмов, устанавливаются очень большие ореолы рассеяния, исчисляющиеся многими километрами по прости­ ранию пласта (до 30 км) и первыми сотнями метров — по вертикальному разрезу.

Представление Е. Е. Беляковой, касающееся масштабов ореольного рассеяния .нефтяных и газонефтяных залежей па­ леозоя Куйбышевского Поволжья, характера распределения газовых компонентов между нефтью и пластовыми водами, были уточнены и значительно дополнены в результате система­ тических исследований, проводимых на этой территории лабораторией гидрогеологии КуйбышевНИИНП под ру­ ководством М. И. Зайдельсона. Наиболее полно указанные вопросы анализировались в работах А. И. Чистовского (1963, 1965).

На примере ряда месторождений Куйбышевской и Орен­ бургской областей А. И. Чистовский (1963) отмечает законо­ мерное снижение содержания углеводородов в водах по мере удаления от залежей, а также отсутствие заметных количеств углеводородов тяжелее метана на заведомо ненефтеносных площадях, что доказывает определяющую роль нефтяных за­ лежей в .накоплении ,в водах тяжелых углеводородов. Полагая, что из залежей нефти и газа углеводороды поступают в окру­ жающие их подземные воды в результате диффузии и исполь­ зуя формулу П. Л. Антонова для определения концентраций газа на различных расстояниях от источника в условиях не­ стационарного диффузионного потока, А. И. Чистовский рас­ считал количественную сторону этого процесса. Расчеты диф­ фузионного потока газов из залежей и фактические данные распределения их в законтурных водах показывают, что влия­ ние нефтяных и газовых залежей может улавливаться на рас-

15

стоянии не больше 4—5 км в отложениях терригенного дево­ на, 2—3 км — в отложениях карбона и перми.

Влияние залежи по разрезу определяется главным образом диффузионной проницаемостью разделяющих пород. В кар­ бонатных отложениях влияние может проявляться на десятки и сотни метров, в терригенных отложениях при наличии пере­ стаивания песчаников с плотными глинами и алевролитами

влучшем случае на десятки метров.

Вусловиях движения пластовых вод, отмечает А. И. Чиетовский, форма и величина ореола рассеяния, а также коли­ чество углеводородов, поступающих из нефти в воду, опреде­ ляются не временем формирования залежи, а ее размерами, скоростью движения вод и расположением залежи по отно­

шению к потоку. Соответствующие расчеты, проведенные А. И. Чистовским для условий движения подземных вод со

упругость водорастворенных газов будет составлять 70—80%

рассеяния позволил А. И. Чистовскому придти к выводу, что

циальная упругость метана и более тяжелых углеводородов в нефтях, как правило, значительно выше, чем в водах. Лишь непосредственно на контакте нефть—вода парциальные уп­ ругости метана и более тяжелых углеводородов в водах могут равняться парциальным упругостям и нефти.

При удалении от контура нефтеносности (газоносности) парциальные упругости метана и более тяжелых углеводоро­ дов в воде уменьшаются. Уменьшение парциальных упругос­ тей углеводородов при удалении от контура нефтегазоносное™

16

лых углеводородов, зависит от размера залежи и упругости этих газов в нефти.

Упругость метана почти постоянна в водах 'горизонтов хо­ рошо закрытых структур и постепенно снижается в водах горизонтов менее закрытых поднятий. Общая упругость рас­ творенных в воде газов по мере удаления от контура газовой залежи снижается постепенно, без резкого перепада упругости

ореольного рассеяния залежей нефти и газа и вытекающих от­ сюда представлений о методике их поисков, сделаны М. С. Гуревичем (1958), который отмечает, что вопрос об исполь­ зовании растворенных газов для обнаружения отдельных месторождений чрезвычайно сложен. Причем «основное за­ труднение заключается в недостаточной изученности условий пластовой диффузии газа из месторождений и отсутствии дан­ ных, характеризующих последовательность убывания упруго­ сти газа по мере удаления от залежи». Отсюда М. С. Гуревич совершенно справедливо приходит к выводу о дискуссионности предложений, касающихся обоснования расстояний для за­

дений по составу и упругости диффундирующего из них газа, не ясен.

Имеющиеся скудные фактические данные об изменении упругости растворенных газов по мере удаления от контура

поиски месторождений газа и нефти методом растворенных газов при условии заложения нефтепоисковых скважин на расстоянии 200 км друг от друга и даже более.

Важные в поисковом отношении положения, касающиеся

18

определенных закономерных соотношений между фоновыми и ореольными характеристиками подземных вод были высказаны М. С. Гуревичем «а -прошедшем в 1963 г. в г. Ереване совеща­ нии по гидрогеологии и инженерной геологии. Обобщив ре­ зультаты региональных исследований газовой составляющей подземных вод Западной Сибири, М. С. Гуревич пришел к следующим выводам:

1. В пределах артезианских нефтегазоносных бассейнов концентрация и упругость растворенного газа изменяются в такой последовательности: натуральный фон •— зона повышен­ ной 'Газоносности — газовый ореол. Зона повышенной газонос­ ности соответствует структурным зонам аккумуляции нефти и газа, а тазовые ореолы рассеяния — отдельным залежам.

2. Диффузионное образование газового ореола на опреде­

водообмена влечет за собой сокращение площади проявления фазового равновесия и смещение газового ореола в направле­ нии движения подземного потока. Вследствие этого фазовое равновесие наиболее резко нарушается в верхних горизонтах

зависимость между гидродинамическими условиями террито­ рии и формой, размерами и характером местной зональности газового ореола; эта зависимость имеет важное практическое значение.

Высказанные М. С. Гуревичем тезисы требуют некоторого обсуждения. По поводу первого тезиса, утверждающего опре­ деленную последовательность смены зон развития фоновых показателей зонами повышенной газоносности и ореольного рассеяния, необходимо заметить, что он подтверждается фак­ тически наблюдаемой в региональном плане зональностью газовой составляющей подземных вод ряда артезианских неф­

ных вод (Прикаспийская впадина).