Курс лекций ухта 2006 удк 550. 812. 1 553. 98 Н 64
 Скачать 1.24 Mb.
|
|
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ РЕГИОНАЛЬНЫХ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ РАБОТ Методические рекомендации по проведению региональных геолого-геофизических работ на нефть и газ, Москва. 1981. Проведение региональных геолого-геофизических работ регламентируют следующие геологические и экономические требования . Направленность изучения. При проведении региональных исследований изучается весь комплекс задач при доминирующем и направляющем значении изучения тектонической структуры и истории формирования территории, в значительной степени определяющих размеры осадочного бассейна, развитие в нем продуктивных отложений и распределение зон нефтегазонакопления. Глубинность изучения. Выход нефтегазопоисковых работ в районы сложного геологического строения окраин геосинклинальных областей и платформ, а также морских акваторий, и необходимость изучения глубокозалегающих комплексов отложений требуют проведения глубинных буровых и геофизических исследований. На первой стадии региональных работ изучается земная кора на всю ее мощность по отдельным опорным профильным пересечениям в комплексе с опорным бурением. На второй стадии преимущественно изучается осадочный чехол на всю его мощность по сгущенной сети профильных наблюдений в комплексе с параметрическим и, в меньшем объеме, опорным бурением. Бурение опорных и параметрических скважин проводится на технически достижимую глубину. Сроки работы. Перспективное и ежегодное планирование роста добычи и запасов промышленных категорий нефти и газа требует проведения региональных исследований в сроки, опережающие развитие поисковых и разведочных работ на 2-3 года, с целью концентрации их на главных направлениях, обеспечивающих высокую эффективность поисков и разведки. Ограничение объемов изучения. Опыт региональных работ в различных нефтегазоносных провинциях, областях и районах показал, что рентабельным является ведение их в объемах, составляющих для опорного, параметрического бурения 10-40% от общего объема глубокого бурения и для региональных геофизических работ 15-25% от общего их объема в зависимости от сложности геолого-геофизических условий и степени геолого-геофизической изученности. Комплексность исследований, достигаемая соединением дистанционных (космических) геологических, геофизических, геохимических и гидрогеологических методов изучения земли (тяжелых и легких, прямых и косвенных, рекогносцировочных и детализирующих) при постоянном их совершенствовании и введением в комплекс новых эффективных видов региональных исследований. Комплекс должен предусматривать возможность дополнения и взаимной проверки информации, получаемой разными видами работ. Он должен включать геологические и геофизические методы, обеспечивающие всестороннее изучение всех необходимых геологических особенностей строения и нефтегазоносности осадочной толщи. Эти методы должны объединять как способы непосредственного изучения осадочной толщи (геологическая съемка), так и способы прогнозирования ее строения "сверху" (дистанционная съемка, аэрометоды, структурная геоморфология и неотектоника) и "снизу" (используя весь арсенал геофизических исследований - ГСЗ, КМПВ, МОГТ, гравиразведку, электроразведку, и магниторазведку). Рациональный комплекс применения этих методов, прежде всего геологических и геофизических, обеспечивает эффективность региональных исследований. Обязательное сочетание системы опорных и облегченных наблюдений. Региональные работы включают: точечные (бурение, геофизические зондирования), пунктирные (короткие профильные пересечения), профильные (региональные пересечения буровыми скважинами или геофизическими и геохимическими исследованиями) и площадные (дистанционная, геологическая, структурно-геоморфологическая и геофизическая съемки) наблюдения. При этом на части объектов исследования ведутся рядом методов по расширенной программе для созданий опорной сети (скважин, профилей), а на остальной части - сети развития или сгущения - с облегченными наблюдениями по отдельным методам, со значительно суженными объемами доставляемой информации, контролируемой данными опорной сети. Плотность наблюдений (кондиция) на опорной и заполняющей сетях устанавливается в зависимости от особенностей и сложности геологического строения региона и экономических предпосылок. Наиболее совершенными видами региональных работ являются площадные систематические съемки (дистанционные, геологические, геофизические) и опорное бурение, которые ведутся во всех осадочных бассейнах по общегосударственным требованиям, обеспечивают примерно равный оптимальный объем достоверной информации и имеют итоговые документы, унифицированные по своему оформлению. Целесообразным является комбинирование более редкой (общей - для выявления перспективных объектов) и сгущенной сетей наблюдений на перспективных объектах - поднятиях, зонах разломов и т.д. Научное обобщение результатов региональных геолого-геофизических работ и составление плана этих работ на перспективу. Типовой комплекс региональных геолого-геофизических работ на нефть и газ включает: дистанционную (космическую), геологическую и структурно-геоморфологическую съемки; геохимические, гидрогеологические и другие исследования; электроразведку, аэромагнитную и гравиметрическую съемки; сейсморазведку в различных модификациях в зависимости от особенностей геологического строения региона по системе опорных профильных пересечений; бурение опорных, параметрических и структурно-профильных скважин на опорных профилях в различных структурно-фациальных условиях с проведением геофизических исследований в них и отбором керна; научно-исследовательские работы по обобщению результатов регионального изучения с оценкой перспектив нефтегазоносности, обоснованием прогнозных ресурсов нефти и газа подгрупп Д и Д1 и выделением первоочередных районов для постановки поисковых работ. В зависимости от геологических условий комплекс региональных работ и их последовательность могут быть скорректированы. Дистанционные съемки При исследовании нефтегазоносных территорий используются материалы дистанционных съемок (космические снимки). Дешифрирование космических снимков является начальным этапом любого вида региональных геолого-геофизических работ. При дешифрировании космических снимков используется масштабный ряд изображений глобального, регионального, локального и детального уровней генерализации, выполненных в различных диапазонах спектра электромагнитных волн. На первой стадии региональных работ, при общем прогнозе нефтегазоносности территорий используются космические снимки глобального, континентального (м.б. до 1:2500000 включительно) и регионального (м.б. 1:1000000, реже 1:500000) уровней генерализации. Такие снимки позволяют уточнить границы нефтегазоносных провинций, областей, районов, произвести тектоническое и неотектоническое районирование, составить карту главных разрывных нарушений. Космические снимки регионального уровня генерализации дают возможность детализировать строение основных тектонических структур, выявить структуры более высоких порядков, районировать регион в соответствии с неотектонической активностью, выявить новые разрывные нарушения более низких порядков. На второй стадии региональных работ при прогнозе зон нефтегазонакопления используются космические снимки локального и детального уровней генерализации, позволяющие детализировать тектоническое строение территорий (выявлять структуры более низких порядков, в том числе локальные и новые малоамплитудные разрывные нарушения), выделять зоны развития трещинных коллекторов, оценивать неотектоническую активность отдельных структурных элементов. Интерпретация результатов дешифрирования осуществляется на основе комплекса имеющихся геолого-геофизических материалов. Материалы интерпретации результатов дешифрирования космических снимков используются при планировании региональных работ, а также при обобщении результатов всех последующих видов региональных работ. Г еолого-съемочные работы Геолого-съемочные работы проводятся в соответствии с инструкциями по организации и производству геологосъемочных работ. Геологическая съемка масштаба 1:200000 обязательна для всех районов нефтегазопоисковых работ. Геологическая съемка более крупного масштаба (1:50000, 1:100000) производится для детализации строения отдельных крупных геоструктурных элементов (валов, прогибов, крупных поднятий и систем поднятий) в условиях удовлетворительной обнаженности и предполагаемого соответствия структурных планов верхних и глубоких горизонтов осадочного покрова. Наряду с составлением кондиционной геологической карты проводятся структурное картирование по выдержанным и надежным реперам, геоморфологические, гидрогеологические и геохимические наблюдения. Они должны отличаться от общегеологической съемки глубинной направленностью, обязательным использованием имеющихся материалов геофизических исследований, бурения, данных аэрогеологической и космической съемок с наземным дешифрированием, геохимических обобщений, обеспечивающих общую региональную оценку перспектив нефтегазоносности региона. Геолого-съемочные работы должны проводиться в начальной стадии регионального изучения крупных территорий и предшествовать широкому развороту дорогостоящих видов исследований: опорного и параметрического бурения, методов сейсморазведки и др. Структурно-геоморфологические исследования Структурно-геоморфологические исследования проводятся для предварительной оценки новейшей региональной тектоники нефтегазоносных бассейнов и выявления крупных локальных структур на слабоизученных закрытых территориях. В качестве исходных материалов используются топографические карты масштаба 1:50000-1:500000, материалы дистанционных съемок (космические снимки локального и детального уровней генерализации), аэрофотоматериалы, среднемасштабные геологические карты, а также все имеющиеся материалы геофизических исследований и бурения скважин. Основным итоговым документом структурно-геоморфологических исследований является структурно-геоморфологическая карта масштаба съемки, содержащая выделенные новейшие структурные элементы с подразделением их по достоверности и с показом результатов их сопоставления с данными геолого-геофизических работ. Важнейшим условием применимости метода является соответствие новейшего структурного плана структурному плану по более глубоким перспективным горизонтам. Г еохимические и битуминологические исследования Геохимические и битуминологические исследования (изучение битумов, органического вещества и общей геологической обстановки) проводятся с целью установления общей геохимический обстановки в недрах, благоприятной или неблагоприятной для образования и сохранения залежей и определения их прямых признаков в породах и в водах в виде растворенных органических веществ и битумов. Для решения этих задач используются пробы воды, керн скважин, данные газового каротажа и материалы, получаемые в шурфах, картировочных скважинах и обнажениях. При региональных геохимических исследованиях проводится изучение следующих компонентов, характеризующих геохимическую среду, наблюдаемую в районе осадочных отложений: распространение в породах и в водах органического вещества и битумов; современное окислительно-восстановительное состояние пород путем непосредственного замера ОВП; водно-растворимый и солевой комплекс для определения геохимического типа бассейна седиментации; тип окислительно-восстановительной обстановки на основании изучения аутигенно- минералогических форм железа и серы; в отдельных случаях изучаются растворенные в водах газы, особенно метан, тяжелые углеводороды, сероводород, углекислота, аргон и гелий. Битумно-люминесцентная съемка. Этот вид исследования, разработанный в 1954 г. В.Н. Флоровской, позволяет в полевых условиях определять с высокой точностью (до 10-5%) содержание и состав битумов в почвах, породах, в кернах скважин по цвету спектров и интенсивности люминесценции, которые фиксируются при облучении ультрафиолетовыми лучами образцов пород. Битумно-люминесцентная съемка позволяет устанавливать свиты с повышенным содержанием битумов. Г идрогеологические исследования Теоретические основы и методы поисков и разведки скоплений нефти и газа. Под редакцией А.А. Бакирова. Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Высшая школа, 1976. Гидрогеологические исследования и наблюдения являются обязательным элементом в комплексе геолого-съемочных работ и должны дать характеристику солевого состава подземных вод территории съемки с целью оценки перспектив нефтегазоносности по гидрогеологическим показателям. Гидрогеологические и гидрохимические методы поисков и разведки скоплений нефти и газа основаны на изучении региональных и локальных особенностей гидродинамических систем и состава подземных вод, с эволюцией которых в недрах тесно связано формирование и разрушение залежей углеводородов. Исследования производятся путем опробования водоносных горизонтов в различных скважинах, а также водных источников, колодцев и др. При этом изучаются: 1) гидродинамические условия водоносного бассейна; 2) химический состав вод (содержание солей и органических веществ; состав и давление насыщения растворенных газов); 3) геотермические условия; 4) палеогидрогеологические условия. В обязательный комплекс гидрогеологических исследований входит и определение растворенных в водах газов и органических веществ. Для решения гидрогеологических задач должно быть проведено обследование всех естественных и искусственных водопунктов (родников, колодцев, скважин). В районах, где проектом предусматривается бурение картировочных скважин, часть из них подвергается специальному гидрогеологическому опробованию. Особенности гидродинамики вод раскрываются определением установившихся статических (пьезометрических) уровней или пластового давления при испытании водоносных горизонтов в скважинах и построением карт гидроизопьез отдельных водоносных горизонтов и комплексов. По картам гидроизопьез определяются гидравлические уклоны и направление движения пластовых вод. При движении пластовых вод в область разгрузки (зоны меньших пластовых давлений) наблюдается наклон газоводяных и водонефтяных контактов и смещение залежей в пласте (рис. 2.2.1). Величины наклонов контактов зависят от степени разности пьезометрических напоров, разности удельных весов воды, нефти и газа (формула В. П. Савченко). Условием сохранения залежей в структурной ловушке является превышение углов падения пластов на крыльях поднятий над углом наклона водонефтяного или газонефтяного контакта. Например, при гидравлических уклонах 0,001 и 0,01, удельных весах воды 1, нефти 0,8 и газа 0,001 газовая залежь сохранится при углах падения крыльев структуры соответственно 0°03/, 0°30/, а нефтяная залежь - при углах падения 0°15г и 2°30/ (А.А. Карцев, 1963).  Рис. 2.2.1. Смещение контуров газоносности хадумских залежей под воздействием пьезометрических напоров в Центральном Ставрополье (по В.П. Савченко и др.): 1 - изогипсы по кровле хадумского горизонта; 2 - контуры газоносности; 3 - гидроизопьезы (по В.Н. Корценштейну с изменениями Л.С. Темина) Карты гидроизопьез в отдельных случаях могут быть использованы для поисков локальных структур, зон нарушений, литологических экранов и др. В ряде районов на картах они характеризуются сгущением или разрежением гидроизопьез ("пьезометрические минимумы" или "пьезометрические максимумы"). Сгущением гидроизопьез выделяются некоторые скопления нефти и газа, например Северо-Ставропольская газовая залежь в хадумском горизонте. К пьезометрическим минимумам приурочены залежи Каганского района БухароХивинской нефтегазоносной области (В.А. Кудряков, 1960). Эта приуроченность обусловлена связью залежей с очагами разгрузки ("переточные минимумы") или литологическими и тектоническими экранами ("преградные минимумы"). В процессе гидрохимических исследований по данным детального химического состава проб вод строятся карты, на которых выделяются следующие аномалии: общей минерализации (М); типов вод; значений основных генетических коэффициентов Na'/Cl', Cl/Br; содержания и распространения в водах отдельных минеральных ионов и солей (кальция, магния, стронция, йода, брома, фтора, радия, сульфатов); состава и количества растворенных газов (гомологов метана, углекислоты, сероводорода, гелия, аргона); органических веществ (нафтенат-ионов, жирных анионов, фенолов, аммония, органического углерода, органического азота №бщ). При этом учитываются: подвижные формы азота ^подв) - соединения азота, отщепляемые в щелочной среде; устойчивые формы азота ^уст) - соединения азота, разлагаемые серной кислотой; перманганатная окисляемость (О2перм), дающая представление о количестве легко окисляющихся органических веществ; иодатная окисляемость (О2иод), характеризующая сумму окисляющих компонентов. При интерпретации данных исследований можно использовать соотношения перечисленных выше компонентов: Ca/Sr, Sr/M, SO4"/ Cl, Cl/Br; 02/О2перм, О2/Сорг, Сорг/№бщ, ^ст/Ыобщ и др. Возможность выделения аномалийных зон по солевому составу, комплексу органических веществ и растворенных газов в составе глубинных вод определяется специфичностью их химического состава и концентраций благодаря генетической взаимосвязи с залежами углеводородов. Для каждого нефтегазоносного района должны быть подобраны комплексы гидрохимических показателей, свойственных данному району. Среди подземных вод нефтегазоносных районов преобладают два типа: хлоркальциевый и гидрокарбонатно-натриевый (по классификации В.А. Сулина). Появление в зоне активного водообмена вод повышенной минерализации, вод хлормагниевого типа обычно свидетельствует о подтоке глубинных высокоминерализованных вод хлоркальциевого типа и смешении их с гидрокарбонатно-натриевыми или сульфатно-натриевыми водами дневной поверхности. По данным Е.А. Барс (1964), высокие числовые значения отношений 02/О2перм, О2/Сорг говорят об увеличении в водах концентрации высоковосстановленных органических соединений нефтяного ряда. Для поверхностных вод это отношение близко к единице. Высокие концентрации йода, брома (при очень низком хлорбромном коэффициенте), биогенного азота, аммония, фенолов, высокая относительная хлоридность и высокий гелий - аргоновый коэффициент, бессульфатность, отсутствие углекислоты и сероводорода в водах обычно являются показателями благоприятных условий сохранения газонефтяных залежей в недрах. На рис. 2.2.2 показан пример гидрохимической аномалии по минерализации, выявленной в процессе структурно-картировочного бурения в Арлано-Дюртюлинской зоне Башкирии. Указанной аномалии соответствуют крупные месторождения нефти в нижнем карбоне (В.А. Кротова, 1963). Часто на резкие изменения минерализации подземных вод оказывают экранирующее влияние разломы, например Бухарский разлом Бухаро-Каршинской нефтегазоносной области (М.Г. Лубянская, 1970).  Рис. 2.2.2. Гидрохимические аномалии нижней перми в низовье р. Белой (по В.А. Кротовой, 1963) Аномалия по минерализации в милли-эквивалентах на 100 г: 1) > 500; 2) 500-300; 3) 300-100; 4) <100 При оценке нефтегазоносности выявленных ловушек углеводородов большую помощь может оказать изучение углеводородного состава и упругости газов, растворенных в подземных водах. Выделение газа из воды в свободную фазу и формирование залежи, если существует ловушка, обычно происходят при превышении давления насыщения растворенных газов над гидростатическим давлением пластовых вод. К зонам относительно высокой упругости растворенных газов и повышенного содержания тяжелых углеводородов в ряде районов приурочены газовые залежи, например Северо-Ставропольское, Пелагиадинское .в хадумском горизонте (рис. 2.2.3); газовые залежи в юрском базальном горизонте Березовского района в Западной Сибири и другие залежи. Однако существует и обратная картина. Так установлено, что уникальные газовые залежи севера Западной Сибири располагаются в зоне существенного дефицита упругости газов, растворенных в воде (Н.М. Кругликов, 1965; Ю.С. Шилов, 1969), достигающего на Тазовской, Уренгойской и Губкинской площадях величин 92, 82, 22 кгс/см .  Рис. 2.2.3. Схема изменения общей упругости растворенных газов в водах хадумского горизонта (пи В.Н. Корценштейну): 1 - наиболее важные опытные скважины; 2 - изолинии общей упругости (ата); 3 - газовые залежи Большое значение для оценки перспектив нефтегазоносности исследуемых районов имеют палеогидрогеологические исследования. Эти исследования позволяют выяснить гидрогеологическую историю, условия образования подземных вод, процессы формирования их состава и на этой основе изучить условия формирования и разрушения скоплений нефти и газа. В основе палеогидрогеологических исследований лежит разделение гидрогеологической истории изучаемого района на гидрогеологические циклы и этапы во времени и пространстве. Гидрогеологический цикл в пределах любой территории начинается первоначально тектоническим опусканием и трансгрессией морского бассейна, в результате чего происходит осадконакопление и образование седиментационных вод. При регрессии морского бассейна, происходящей в фазы развития движений воздымания, водоносные горизонты выходят на поверхность и начинается их денудация. На этом заканчивается седиментацион- ный и начинается инфильтрационный этап гидрогеологического цикла, на протяжении которого происходит замена седиментационных вод инфильтрационными (А.А. Карцев, 1961). Заканчивается гидрогеологический цикл новой морской трансгрессией, в результате которой происходит перекрытие выходов водоносных пород и прекращается инфильтрация. В течение последующих гидрогеологических циклов состав подземных вод, сформировавшихся на ранних гидрогеологических циклах, может изменяться. При хорошей изоляции более древних гидрогеологических комплексов от денудации и инфильтрации метеорных вод в результате возобновления выжимания из глинистых пород в коллекторы инфильтрационные воды, попавшие в водоносные породы в предыдущих циклах, будут замещаться седиментационными водами. Наиболее благоприятные палеогидрогеологические условия для формирования и сохранения скоплений нефти и газа будут приурочены к отрезкам геологической истории, характеризующимся большой длительностью седиментационных этапов и большим числом циклов седиментационного водообмена при небольших скоростях движения пластовых вод. Наоборот, при большом количестве циклов инфильтрационного водообмена и большой их длительности исследуемые районы по палеогидрогеологическим показателям должны считаться менее перспективными для нефтегазопоисковых работ. Большое значение при воссоздании палеогидрогеологических условий и древней гидродинамики имеет знание состава древних вод, а также направлений и скорости их движения. Методики гидрогеологических и гидродинамических исследований при нефтегазопоисковых работах подробно рассмотрены в работах Карцева А.А., Вагина С.Б., Шугрина В.П., Табасаранского З.А., Корценштейна В.Н. и др. |