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

Министерство геологии СССР

Нижне-Волжский научно-исследовательский институт геологии и геофизики

А.С. Зингер, А. К. Жутовт, А. С. Кудинова

ОР Е О Л Ы РАССЕЯНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ

ЗА Л Е Ж Е Й

Издательство Саратовского университета

1973

УДК 556.314.2.001 : 550.8 : 553.981/.982 3~63

В книге рассматриваются масштабы пластовой и верти­ кальной миграции компонентов нефти и газа, отраженные в. изменениях органического вещества и газовой составляющей подземных вод. Устанавливается сфера прогнозного действия прямых гидрогеохимическйх показателей нефтегазоносности. н значительной мере определяется эффективность их практиче­ ского использования на различных этапах и стадиях поиско­ во-разведочных работ на нефть и газ.

Анализируются роль и влияние различных факторов, в том числе размеров залежей, литологического состава пород, сла­ гающих месторождения, характера и степени дизъюнктивной нарушенное™, динамики вод на масштабы пластовой и вер­ тикальной миграции компонентов и форму фиксируемых орео­ лов. Значительное внимание уделяется методам анализа масштабов ореольного рассеяния и направлений миграции, а также малоизученной проблеме сохранения залежей в течениегеологического времени их существования. Предложена клас­ сификация подземных вод нефтегазоносных областей по сте­ пени влияния, оказываемого на них залежами нефти и газа.

Книга подготовлена к опубликованию отделом научнотехнической информации НВНИИГГ, предназначена для гео­ логов, геохимиков и гидрогеологов, занимающихся поисками и разведкой месторождений нефти и газа, а также вопросами происхождения нефти.

б и б л и ч і і е к а С С С Р Э К З Е М П Л Я Р

Ч И Т А Л Ь Н О Г О З А Л А

2—9—2

ПЗ—72

В В Е Д Е Н И Е

Изучение миграции химических элементов, ореолов (или потоков) рассеяния их 'составляет теоретическую основу всех разловидіностей геохимических методов поисков различных полезных ископаемых, в том числе нефти и газа.

Широкое развитие и признание геохимические и гидрохи­ мические методы получили при поисках и разведке рудных полезных ископаемых. Удельный вес этих методов, особенно гидрохимического, при поисково-разведочных работах на нефть и газ еще крайне мал. Вместе с тем, современный уро­ вень знаний в области нефтепоисковой гидрогеохимии указы­ вает на принципиальную возможность использования ее для решения ряда проблем нефтепоисково.й геологии, среди кото­ рых важнейшими являются: прогноз нефтегазоноености новых регионов, определение наиболее 'Перспективных направлений поисков в районах с доказанной промышленной нефтегазоносностью, оценка продуктивности локальных структур и, нако­ нец, поиски пропущенных залежей .нефти и газа.

Успешная реализация указанных возможностей нефтепоис­ ковой гидрогеологии и эффективное использование гидрогео­ химических показателей на различных этапах и стадиях поис­ ково-разведочных работ невозможна без предварительных ис­ следований масштабов пластовой и вертикальной миграции компонентов из залежей нефти и газа.

Богатый опыт поисков рудных месторождений полезных ис­ копаемых, а отчасти и поисков залежей нефти и газа, показы­ вает, что размеры и форма ореолов рассеяния зависят прежде всего от литолого-петрографического состава пород, слагаю­ щих месторождения, гидрогеологических и термодинамических условий миграции, характера дизъюнктивных нарушений. Не менее существенное значение имеют и физико-химические свойства мигрирующих компонентов.

3

Определение роли и значения указанных факторов и, в ко­ нечном итоге, установление масштабов пластового и верти­ кального ореолов влияния нефтяных, газонефтяных и газовых залежей для различных геолого-тектонических и гидрогеоло­ гических условий их существования составляет основную за­ дачу настоящей работы.

В разработанном ранее' комплексе критериев прогноза нефтегазоносное™ локальных структур (А. С. Зингер, 1966) несомненную генетическую связь с нефтью и газом имеют по­ казатели содержания органического вещества и газовая со­ ставляющая подземных вод, в связи с чем определение ореольного влияния залежей проводилось по результатам исследова­ ния именно этих групп показателей. Ионно-солевой состав подземных вод (включая микрокомпоненты) не анализировал­ ся. В работе рассмотрены также некоторые вопросы, пред­ ставляющие главным образом теоретический интерес. К ним относится, например, малоисследованная проблема сохране­ ния залежей нефти и газа на протяжении геологического вре­ мени.

гером и А. С. Кудиновой, которой также выполнены термо­

исследования органического вещества вод и пород методом инфракрасных спектров поглощения проведена при участии Т. Э. Кравчик.

Авторы глубоко благодарны проф. К. А. Машковичу, проф. В. А. Соколову, проф. А. А. Карцеву, ознакомившимся с ру­ кописью книги и сделавшим ценные замечания.

4

Г Л А В А I С О В Р Е М Е Н Н О Е С О С Т О Я Н И Е И З У Ч Е Н Н О С Т И ОРЕОЛОВ Р А С С Е Я Н И Я З А Л Е Ж Е Й Н Е Ф Т И И Г А З А

ИЗ ИСТОРИИ ГЕОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПОИСКОВ МЕСТОРОЖДЕНИИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Важность изучения зон рассеяния, образую­ щихся вокруг месторождений полезных ископаемых как след­ ствие процесса миграции составляющих их элементов и еогдинений, оценена геологами примерно в 20-х годах текущего столетия.

На основе анализа кларков отдельных элементов земной коры В. И. Вернадский еще в 1922 г. выдвинул идею рассея­ ния химических элементов и ввел понятие о геохимических областях-участках, отличающихся накоплением .некоторых элементов выше среднего кларка земной геосферы.

Общий анализ понятия «ореол рассеяния» и классифика­ цию ореолов впервые в мировой литературе провел Н. И. Саф-

рический и гидрогеохимический методы поисков твердых по­ лезных ископаемых.

Идея геохимического метода поисков месторождений угле­ водородов, базирующаяся на представлении о существовании газовых ореолов рассеяния, высказана в 1929 г. В. А. Соколо­ вым и обоснована им в серии статей 1932 года. Несколько позже были разработаны и другие геохимические методы по­ исков нефти и газа, в том числе.люминесцент.нобитуминологический (В. Н. Флоровская, В. Г. Мелков), бактериологический (Г. А. Могилѳвский), почвенно-геохимический (В. Н. Ковда,

П.С. Славин) и некоторые другие.

Аналогичное направление в развитии геохимических мето-

5

дов поисков нефти и газа, как сообщает С. Дж . Пирсон (1962), запатентовано в США и Германии соответственно в 1932 и 1933 гг. Эти методы внедрены в США в 1935 г. благодаря ра­ ботам Э. Э. Розера и Л . У. Блау. За последние годы, по дан­ ным С. Дж . Пирсона, геохимические исследования приобрели важное значение в большинстве американских нефтяных ис­ следовательских лабораторий, не только при разработке новых методов прямых поисков нефти, но также для оценки геоло­ гического возраста пород, определения нефтематеринских свит, исследования процессов миграции нефти и газа, их на­ копления, происхождения и т. д.

:В 30-х годах были предложены и гидрохимические мето­ ды поисков нефти и газа, основанные на изучении ионно-соле- вого состава и газовой составляющей подземных вод. Создан­ ное В. А. 'Сулиным ('1935) учение о водах нефтяных месторож­ дений явилось основой для дальнейшего развития теории и методики прогноза нефтегазоносное™ по гидрохимическим по­ казателям в работах А. А. Варова. Л. А. Гуляевой, Е. А. Барс, A. А. Карцева и др. В то же время іВ. іП. Савченко, H. И. Рос­ товцев, М. С. Гуревич, А. Л. Козлов и др. (базируясь на теоретических представлениях академика В. И. Вернадского) предложили метод поисков газовых и нефтяных месторожде­ ний, основанный на изучении растворенных в подземных водах газов. Дальнейшее развитие данное направление нефтепоис-

дон, В. Н. Корценштейна и ряда других исследователей в 50-х годах, когда началось широкое внедрение этого нового ме­ тода.

В последнее время важное значение в нефтепоисковом отношении приобретают исследования водорастворенного ор­ ганического вещества, являющиеся самостоятельным направ­ лением нефтепоисковой гидрогеологии. Здесь наиболее изве­ стны работы М. Е. Альтовского, Е. А. Барс, А. С. Зингера,

B.М. Швеца, Н. Т. Шабаровой, С. С. Коган, Е. Л . Быковой,

Т.И. Александровой.

НЕКОТОРЫЕ ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ ПОИСКОВОЙ ГЕОХИМИИ

Первые разработки геохимических методов поисков различных полезных ископаемых были начаты почти одновременно. Однако, если геохимические методы поисков руд­ ных ископаемых, особенно в форме металлометрической съем-

6

ки, как отмечал В. С. Смирнов еще в 1954 г., прочно вошли в

(А. А. Карцев, 3. И. Табасаранский, М. И. Суббота, Г. А. Могилевский, 1954), это связано с тем, что между геохимически­ ми методами поисков нефти и газа и такими же методами поисков рудных месторождений существуют большие разли­ чия, обусловленные специфическими особенностями нефти и газа как минералов. Это своеобразие заключается в сравни­ тельно более слабой связи с вмещающими и окружающими их породами, чем это наблюдается для руд, и в решающей роли тектонического фактора при образовании их залежей. С этими аргументами нельзя не согласиться. Более того, можно под­ черкнуть, что в ряде случаев процессы, приводящие к форми­ рованию зон рассеяния, и факторы, определяющие закономер­ ности их распределения, для месторождений полезных иско­ паемых различных типов могут быть существенно различны. И тем не менее между геохимическими методами поисков руд­ ных полезных ископаемых и залежей углеводородов имеется много общего:

1. Геохимические методы поисков рудных месторождений и залежей нефти и газа основаны на выявлении и интерпрета­ ции ореолов и потоков рассеяния, создающихся вокруг место­ рождений и генетически с ними связанных.

2. Теоретической основой всех разновидностей геохимиче­ ских методов поисков является учение о миграции химических

и к разрушению месторождений всех известных полезных ис­ копаемых.

Общее для них: образование в процессе формирования мес­

правило, не могут быть зафиксированы без применения спе­ циальных методов анализа, что также составляет одну из об щих специфических сторон геохимических методов поисков различных полезных ископаемых.

Отмеченные обстоятельства определяют необходимость

7

учета богатого опыта геохимических методов поисков рудных полезных ископаемых и использования его при поисках и разведке залежей інефти и газа по создаваемым ими ореолам рассеяния.

а) Определение понятий «фон» и «ореолы рассеяния»

Академик В. И. Вернадский подчеркивал, что наиболее ха­ рактерным для всех известных химических элементов являет­ ся состояние рассеяния. Причем для подавляющего количества химических элементов число атомов, находящихся в 'состоя­ нии рассеяния, во много раз превышает их число, заключен­ ное .в месторождениях. Отсюда вытекает, что среднекларковые содержания элементов «в земной коре в целом, или в отдель­ ных ее оболочках должны довольно точно соответствовать среднему содержанию тех же самых элементов в тех же объ­ ектах в состоянии рассеяния» (А. А. Сауков, 1963). Средние содержания данного элемента в породах, водах или подзем­ ных атмосферах изучаемого района, обычно, называют нату­ ральным фоном или нормальным полем элемента. Важно подчеркнуть то обстоятельство, что когда говорят о кларке элемента и литосфере, подразумевают среднее его содержа­ ние для каждой из этих геосфер. В случае натурального фона обычно ограничиваются относительно небольшим районом, представляющим в геологическом отношении единое целое. Необходимо отметить неоднозначность в определении поня­ тия «фоновые содержания».

Отображая количественное распределение металла на пло­ щади вокруг рудопроявления, фон, по определению И. И. Гинз­

«наиболее часто встречающиеся концентрации металлов в не­ изменных породах». Среди геохимиков, занимающихся поис­ ками нефти и газа, распространены следующие определения фона. А. А. Карцев, 3. А. Табасаранский, М. И. Суббота, Г. А. Могилѳвский (1954) под газовым фоном понимают «широко распространенные низкие концентрации газа, характерные для ненефтеносных площадей». Аналогичное определение фона дано в работе Г. Г. Григорьева, М. И. Субботы, И. М. Туркельтауба, Б. П. Ясенева (1954). В одной из последних моно­ графий В. А. Соколова и Г. Г. Григорьева (1962) в определе-

8