Использование эманационной сейсмотомографии в нефтяной геологии

Геохимия играет важную роль при разведке и эксплуатации нефтяных месторождений

ДИВАКОВ В.И., БОРИСЕНКО Л.С., НЕВЕДРОВ В.В., ЯКИМЕНКО С.Т.
Российский Университет Дружбы Народов

В Российском университете дружбы народов (РУДН) разработан принципиально новый метод эманационной сейсмотомографии, успешно применяемый в нефтяной геологии.

Высокий уровень работ достигнут благодаря объединению в единый технологический комплекс метода микрогеодинамических исследований (МГД) и метода регистрации и идентификации электромагнитных полей Земли (РИЭПЗ).

Важнейшей составляющей метода эманационной сейсмотомографии является пакет собственных оригинальных программ обработки данных полевых наблюдений.

Эта технология позволяет проводить в короткие сроки высокоэффективные, экономичные поиски нефти и газа, увеличивает возможность адекватной оценки запасов и, таким образом, минимизировать риски. Метод апробирован в работе на десятках проектов в России, Украине, Белоруссии, Казахстане, США. Боливии.

Эманационная сейсмотомография представляет собой новый метод, в основу которого положен анализ природной резонансно-волновой активности среды, обусловленной ответной реакцией геологических структур (складок, разломов, нефтяных залежей и пр.) на динамическое воздействие упругих волн от таких природных источников сейсмических и электромагнитных возмущений как далекие землетрясения, автоколебательные движения земной коры, приливно-отливные явления и пр.

Метод эманационной сейсмотомографии позволяет картировать в трехмерном пространстве закрытые геологические структуры (складки, разломы, тела полезных ископаемых, геодинамические зоны сжатия и растяжения и пр.) по фиксируемым в почвенном воздухе аномалиям различных газов - радона и торона, углекислого газа, метана и его гомологов, а также по регистрации и анализу напряженности и амплитудно-частотных параметров электромагнитных полей.

Полевые работы проводятся классическим образом с отбором образцов почвенного воздуха по сети взаимно перпендикулярных профилей из шпуров глубиной 25 - 40 см. Расстояние между профилями зависит от масштабов съемки. Длина профилей выбирается с расчетом двукратного перекрытия глубины объекта, чтобы их проекция на глубину позволила достичь предполагаемых структур. Расстояние между точками отбора проб вдоль профиля зависит от поставленных задач и обычно составляет 25-50 метров. Концентрации радиоактивных газов измеряются модифицированным эманометром с точностью +/- 3%. Содержание углекислого газа, меркаптанов, некоторых азотных и углеводородных соединений замеряются газоанализаторами с точностью +/- 1 ррм. Кроме этого на нефтяных площадях применяются полевые хроматографы для измерения концентраций гомологов метана с чувствительностью 0.0001%.

В ходе обработки данных полученные значения по профилям подвергаются гармоническому анализу с целью выделения аномалий и оценки сходства волновых картин, полученных на разных профилях. Затем определяются основные длины волн, их амплитуды и другие динамические параметры. Очевидно, что, чем меньше амплитуда и длина волны, тем меньше размеры ее генерирующей структуры и наоборот. Из всего этого следует, что высокочастотные колебания характеризуют структуру приповерхностной части разреза, а низкочастотные - его глубинное строение. Анализ сходства волновых картин на разных профилях дает основание для предварительной интерпретации и прослеживания основных структур на площади.

В отличие от традиционных методов, которые используют искусственные способы инициирования сейсмических или электромагнитных колебаний - эманационная сейсмотомография использует данные, полученные при анализе естественных резонансных колебаний, вызываемых исключительно природными факторами.

Геохимия углеводородных компонентов в почвенном воздухе составляет основу эманационной сейсмотомографии томографии и играет важную роль при оценке перспективности нефтеносности новых территорий, разведке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений.

Высокий уровень прогнозных рекомендаций достигается за счет комплексного подхода к оценке объекта, а также благодаря анализу целого ряда переменных, подвергшихся максимальному изменению в процессе миграции и накопления нефти включая:

- геохимическую составляющую, позволяющую определить признаки наличия нефти и газа, глубину и размеры в плане прогнозируемых залежей нефти, а также в ряде случаев дать предварительную оценку прогнозных запасов;
- сейсмическую составляющую, расшифровка которой позволяет получить трехмерную структуру нефтяной ловушки, включая тектонические разломы;
- электромагнитную составляющую), характеризующую естественные электромагнитные поля, непосредственно связанные с нефтяными залежами.

Анализ геохимических признаков миграции и накопления углеводородов является ключевым элементом при оценке перспективности объекта, его значение трудно переоценить. Согласно последним статистическим данным 93%-95% скважин, пробуренных вне геохимических аномалий, оказались пустыми, в то время как 89%-92% скважин, пробуренных в пределах аномалий, обнаружили нефть. Potter et al. (1996), W.L.Gore& Associates (2003).

Перечень задач, решаемых эманационной сейсмотомографией:

- рекогносцировочная экспресс-оценка нефтеносности перспективных площадей с целью выделения локальных благоприятных участков для постановки более дорогостоящих сейсморазведочных работ;

- выделение структурных, тектонических и литолого-фациальных ловушек УВ в пределах этих участков, выявление комплекса признаков нефтеносности, анализ пространственного соотношения выделенных структур и контуров геохимических аномалий:

- картирование структурно-литологических неоднородностей природных резервуаров с целью выделения локальных областей с наилучшими коллекторскими свойствами, а также высоко проницаемых тектонических зон, характеризующихся максимально возможными притоками нефти и газа;

- определение характера распределения нефтяных залежей в пределах выделенных ловушек, их оконтуривание и разбраковка по степени перспективности. Предварительная оценка прогнозных запасов в пределах наиболее выраженных структур и выработка рекомендаций для составления оптимальной схемы разработки.

Основными достоинствами метода являются мобильность, возможность выполнять работы в сжатые сроки, небольшая (относительно сейсморазведочных работ) стоимость, экологическая чистота и способность выявлять не только перспективные структуры, но и вещество, связанное с ними.

Результаты исследований методом эманационной сейсмографией суммируются в виде ряда сейсмографических разрезов и моделей, карт распределения метана, этана, пропана, бутана, гексана, радиоактивных и других газов, структурных карт срезов на любой заданной глубине, показывающих выраженные структуры и литологические нефтяные ловушки, проекционных карт углеводородов, основанных на геохимических, структурных и электромагнитных свидетельствах миграции и аккумуляции нефти.

В РУДН впервые в практике геолого-разведочных работ создана мобильная группа экстренного доизучения сложно построенных объектов. Эта группа занимается получением дополнительной геологической информации по объекту посредством эманационной сейсмотомографии с целью минимизации риска и выработки наиболее оптимального решения возникшей проблемы. Такие ситуации возможны при дефиците геологической информации, влияющей на дальнейшее направление работ, определении местонахождении разломов, контролирующих нефтяную залежь, при необходимости экстренной оценки перспективности выявленных сейсморазведкой нетрадиционных нефтяных ловушек и т.д.

Группа экстренного реагирования может внести весомый вклад в решение возникших проблем, учитывая, что выводы, сделанные с помощью эманационной сейсмотомографии, всегда основаны на независимых результатах, полученных принципиально различными методами. В таких случаях хорошо обозначенные цели и задачи доизучения объекта являются залогом успешного решения проблемы в условиях нехватки времени и количественного ограничения пробоотбора. В целом жестко регламентируется, что при внештатной ситуации полевые работы, интерпретация данных и заключительные рекомендации должны занимать не более одной-двух недель.

По данным эманационной сейсмотомографии был открыт новый нефтегазоносный район в пределах Верхнее-Волжской нефтяной провинции

По данным эманационной сейсмотомографии был открыт новый нефтегазоносный район в пределах Верхнее-Волжской нефтяной провинции (республика Марий-Эл). В скважине глубиной 2400 м из карбонатных отложений девонского возраста на штуцере 9 мм получен приток легкой нефти в объеме 30 тонн/сутки. Ранее, за последние 20 лет в данном районе было пробурено более 12 сухих скважин.

Подтверждены новые перспективы нефтегазоносности для Кумкольского бассейна (Казахстан), связанные с карбонатными породами основания (рифами ?) девон-карбонового возраста после получения первого в истории освоения бассейна промышленного притока из скв. № 4 в объеме 80 тонн нефти и 60 000 куб. метров газа в сутки на штуцере 13 мм.

Материалы международной конференции "Нефть и газ арктического шельфа - 2004"