2. Использование аудио магнитотеллурического зондирования при поисках нефти и газа

В геофизике давно известны и описаны способы прямых поисков ловушек углеводородов. Рассматриваемый метод аудио магнитотеллурического зондирования позволяет прогнозировать места скопления нефти, опираясь на косвенные признаки.

К косвенным признакам относится наличие минералов и горных пород, сопутствующих в некоторых случаях залежам нефти или образующихся в парагенетичных с битумами условиях. К этим признакам относят особый характер пластовых вод (гидрохимические признаки), типичные для нефтеносных свит, литологические особенности разреза (литологические признаки) и своеобразный геотектонический режим накопления изучаемой свиты.

Спутниками нефти в некоторых случаях являются самородная сера и различные ее соединения, каменная соль, наличие в пластовых водах йода, брома, хлора, нафтеновых кислот, безсульфатность вод и т. д. Иногда показателями нефтеносности являются сероводород, цвет нефтеносных пород, изменяющийся в зависимости от сложных геохимических процессов.

Пластовые воды нефтяных и газовых месторождений по химическому составу делятся на два типа: хлористый кальциевый и щелочной. В первых, растворены в ос­новном хлориды щелочей, среди которых преобладает хлористый натрий. Щелочная вода представляет собой растворы хлоридов и карбонатов щелоч­ных металлов в различных соотношениях. Поскольку воды в осадочных породах содержат различные соли, то их плотность обычно выше единицы. Содержание солей колеблется oт 1 до 300 г/л и более. В зависимости от ко­личества растворенных солей плотность пластовой воды изменяется от 1 до 1,26 г/см³. С увеличением давления плотность воды возрастает, а с ростом температуры уменьшается. Кроме того, отмечается высокая сульфатность воды: например, содержание иона SO₄ достигает 2000 мг/л и более. Характерной особенностью пластовых вод является наличие также раство­ренного сероводорода. В водах, контактирующих с газонефтяными залежами, протекают сложные многообразные химические реакции, наиболее характерной из которых является: восстановление сульфатов вод углеводородами залежи. В результате сульфатредукции воды теряют сульфаты и накапливают сероводород. Из зоны приконтурных вод сероводород может мигрировать вместе с углеводородными газами к земной поверхность.

Сероводород является активным восстановителем. Проникая с водами по порам и трещинам в породы, он вступает во взаимодействие с окисными соединениями металлов и переводит их в сульфиды. Наиболее часто осадочные породы обогащены оксидами железа. Под влиянием углеводородов оксид железа Fe (III) переходит в оксид Fe (II). В результате восстановления оксида Fe (II) сероводородом в осадок выпадает пирит и марказит. Происходит пиритизация нефтегазоносных пород и вышележащих отложений; иногда формируются залежи сульфидов.

Причины, вызывающие аномальные электрические эффекты над залежью углеводородов:

1. Наблюдаемые аномальные электрические эффекты вызваны наличием над залежью рассеянных углеводородов, которые постоянно мигрируют из залежи вверх по разрезу вплоть до дневной поверхности. Природа аномалий связана с ореолом эпигенетической вкрапленности сульфидных минералов над залежью (в частности, пирита), образующихся в сероводородной обстановке.

2. Рассеянные углеводороды в результате окислительно-восстановительных процессов вступают в химические реакции с минеральной средой, в результате чего над залежью появляются объемные электрохимические поля

3. Наличие в среде воздымающихся вверх углеводородов приводит к увеличению удельного электрического сопротивления среды над залежью.

Теоретической основой геохимических поисков нефти и газа послужила субвертикальная диффузия углеводородов из залежи, которая образует непрерывный пространственный ореол углеводородов над залежью. Однако при наличии мощной глинистой покрышки, перекрывающей залежь, вертикальная миграция углеводородов в вышележащие породы значительно затруднена. В этом случае при малых скоростях диффузии на установление стационарного потока углеводородов в разрезе может потребоваться время, которое будет превышать даже возраст вмещающих пород. Наряду с диффузией действуют какие-то дополнительные природные факторы, которые ускоряют фильтрационное проникание газов из залежи в перекрывающие породы. К таким факторам, вероятно, можно отнести электрокинетические явления, которые протекают в капиллярах осадочных пород под действием электрических полей Земли и глубинных источников («топливных элементов»). В осадочном чехле возникают электрокинетические явления, которые способствуют переносу флюидов в капиллярно-пористых породах.

Возникновению электрокинетических явлений в поровом пространстве глинистых пород способствует не только электрическое поле Земли, но и аномальное электрическое поле, которое возникает в разрезе над нефтегазовой залежью под действием электрохимических процессов, обусловленных наличием глубинных источников "топлива". Таким "топливом" являются мигрирующие к дневной поверхности углеводороды (в растворах или суспензиях в подземных напорных водах) или молекулярный диффузивный газ из нефтяной залежи. Постоянно мигрирующие вверх по разрезу углеводороды и подземные воды обусловливают более восстановительную обстановку в близповерхностных отложениях (даже в зоне выветривания) по сравнению с окружающими породами, в которых не протекают такие процессы миграции. В связи с этим на контакте двух сред - окислительной и восстановительной - следует ожидать изменение окислительно-восстановительного потенциала. Об этом свидетельствуют экспериментальные данные, по которым над залежью фиксируются отрицательные значения электрических потенциалов, обусловливающих появление аномальных электрических токов. Последнее приводит к тому, что над залежью в восстановительной среде электрическое поле должно значительно усиливаться по сравнению с фоновым полем, что сказывается на увеличении скорости фильтрации углеводородного потока над залежью. Следовательно, воздымающиеся над залежами нефти и газа диффузионно-фильтрационные потоки углеводородов создают благоприятные условия для образования восстановительной среды. Поэтому в пределах продуктивных горизонтов и воздымающихся над ними потоков углеводородов ионопроводящая среда содержит в себе гораздо больше электронопроводящих включений, чем за их пределами. А это должно способствовать повышению поляризуемости среды над месторождением нефти и газа.

Рис.11 Схема изменения поверхностного окислительно-восстановительного потенциала и распределения естественных электрических токов в разрезе над нефтяной залежью: 1 – график Eh, 2 – токовая линия электрического поля Земли, 3 – токовая линия электрического поля «топливного элемента», 4- восстановительная зона, 5- водонасыщенный песчаник, 6 – нефтяная залежь.