СПОСОБ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ НЕФТИ И ГАЗА Российский патент 1998 года по МПК G01V11/00 G01V3/08 G01V3/12 

Изобретение относится к области геологоразведочных работ, а именно к способам поиска нефтяных и газовых месторождений.

Известен способ геологической разведки, предусматривающий проведение электроразведочных работ на исследуемой территории с помощью возбуждения поля импульсами тока, комбинации которых обеспечивают детальность расчленения исследуемого разреза [1]
Недостатком данного способа является низкая разрешающая способность при изучении слабоконтрастных по удельному сопротивлению объектов, при этом данный способ, как и все электроразведочные способы, дает информацию только о наличии проводящего горизонта-коллектора и не может дать сведений о наличии залежи и связанного с ней диффузионного потока УВ.

Известен способ геоэлектроразведки, принятый за прототип, при котором в исследуемой среде возбуждают не установившееся электромагнитное поле изменением силы тока в источнике путем его включения, выключения и подачи серии импульсов, изменяющихся по полярности и амплитуде, убывающей по экспоненциально затухающему гармоническому закону [2] Измерения вторичного сигнала производят непрерывно с момента включения тока.

Измеряемый вторичный сигнал характеризуется временем перехода через ноль. Параметры сигнала возбуждения согласуют с параметрами изучаемого разреза так, чтобы в информативной части переходного процесса было несколько переходов через ноль, а в ранней стадии -хотя бы один переход через ноль. Измеряя переходный процесс в широком диапазоне времени, регистрируют время перехода через ноль ЭДС переходного процесса на двух частотах затухания. По полученным значениям перехода через ноль на двух частотах составляют h систем уравнений (h количество переходов через ноль). Решают эти системы и определяют характеристики среды.

Недостатком данного способа является недостаточно высокая разрешающая способность, так как он не обеспечивает полного снятия фона вмещающей среды по всей глубине изучаемого разреза, в частности помех от локальных объектов, не являющихся объектом поиска. Кроме того, данный способ не дает прямых сведений о наличии залежи и связанного с ней диффузионного потока УВ.

В основу настоящего изобретения положена задача разработки способа геологической разведки нефти и газа, по которому на основе информации о газонасыщенности пород по площади и вглубь, то есть о распространении вглубь пород с повышенным удельным сопротивлением, измерение сигнала переходного процесса от исследуемой среды осуществлялось бы в условиях его наибольшей разрешенности, что позволило бы определять форму и размеры диффузионного потока от поверхностной аномалии до искомой залежи.

Поставленная задача решается тем, что в способе геологической разведки нефти и газа, включающем проведение на исследуемой площади электроразведочных работ на основании известной модели исследуемого разреза, при этом в исследуемой среде возбуждают неустановившееся электромагнитное поле с помощью электроразведочных установок и измеряют сигнал переходного процесса на временах, когда измеряемый сигнал равен нулю, согласно изобретению на исследуемой площади проводят газогеохимическую съемку путем изучения газов, сорбированных на глинистой матрице, по результатам которой выявляют зоны углеводородных аномалий, а электроразведочные работы проводят на участках площади по профилям в пределах выявленных углеводородных аномалий с выходом в нормальное поле, при этом предварительно для каждой фиксированной глубины H_i исследуемого разреза рассчитывают времена T_0i перехода через ноль измеряемого сигнала от исследуемой среды и разносы R_n электроразведочных установок в заданном интервале Δ значений удельных сопротивлений r₂ пласта на глубине H_i, двигаясь по профилю, пересекающему вкрест геохимическую аномалию, для каждой глубины H_i исследуемого разреза измеряют сигнал переходного процесса на каждом из n разносов установок на временах T_0i, получают профильные графики ЭДС, по графику, средняя часть которого максимально приближена к нулю, судят о параметрах пласта на глубине H_i от поверхностной геохимической аномалии до искомой залежи.

На фиг. 1 приведен план Собинского месторождения (масштаб 1:200000); на фиг. 2 геологический разрез по профилю I-I и результаты газогеохимической съемки по этому профилю в виде графиков содержания газовых компонентов в отобранных образцах пород; на фиг. 3-4 приведены результаты математического регулирования зависимости ЭДС E соответственно от сопротивления ρ₂ пласта при трехслойной модели разреза и глубины его залегания H; на фиг. 5-6 представлены графики ЭДС при профилировании установкой с тремя разносами над зоной углеводородного насыщения в пласте, залегающей на глубине H 500 м с ρ₂ 11 Ом/м (фиг. 5) и с ρ₂ 12 Ом/м (фиг. 6).

На фиг. 3 представлены графики зависимости измеряемой ЭДС в трехслойном разрезе от сопротивления пласта (ρ₂), залегающего на глубине H 500 м при времени наблюдения T₀ 11,3 мс, для трех разносов (R) установки. Кривая 1 при R 1807 м, кривая 2 при R 1765 м, кривая 3 при R 1852 м. Каждая из представленных кривых имеет свой переход ЭДС через ноль при определенных значениях ρ₂. Область перехода через ноль является областью наибольшей разрешенности ЭДС изменение удельного сопротивления ρ₂ на 1 Ом/м изменяет величину ЭДС в 100 раз. Если разнос R установки не соответствует ρ₂ на данной глубине, то кривые переходят в область малой разрешенности и ЭДС меняется лишь в 2-3 раза при изменении ρ₂ на 1 Ом/м.

На фиг. 4 представлены зависимости ЭДС E от глубины залегания пласта H при ρ₂ 10 Ом/м. Как и в предыдущем случае, для каждого разноса R наблюдается область наибольшей разрешенности в определенном интервале изменения глубины залегания пласта. Например, для кривой 1 при R 1807 м область наибольшей разрешенности ЭДС отмечается при глубине залегания пласта H 650±25 м.

Полученные данные говорят о том, что для определенного времени наблюдения переходного процесса (в нашем случае T₀ 11,3 мс) каждому разносу установки соответствуют определенная глубина и сопротивление поискового объекта (в нашем случае пласт в полупространстве), при которых имеется область наибольшей разрешенности наблюдаемой ЭДС.

Представленные зависимости (фиг. 3, фиг. 4) позволяют сделать вывод о возможности изучения ρ₂ в трехслойном разрезе по латерали при заданной глубине залегания пласта, проводя зондирование каждой определенной глубины. Для этого необходимо провести измерения на нескольких разносах R установки в возможном диапазоне изменения ρ₂ пласта на данной глубине, на данном времени наблюдения, соответствующем времени перехода через ноль сигнала от изучаемой среды. Сравнение получаемых результатов дает возможность с высокой степенью точности определить параметры пласта область наибольшей разрешенности (значение ЭДС близко к нулю) соответствует действительному ρ₂ в изучаемом разрезе.

Способ геологической разведки нефти и газа осуществляется следующим образом.

Для выявления поверхностных газовых аномалий, генетически связанных с залежами нефти и газа, по линейным профилям пересекают поисковую площадь (фиг. 1), отбирают пробы подпочвенных пород из шурфов, которые закладывают с расчетом вскрытия горизонта, расположенного ниже зоны поверхностного газообмена. Анализ подпочвенных глин, залегающих на коренных породах, позволяет получать достоверную информацию о количественном и качественном составе сорбированных газов, генетически связанных с залежами углеводородов. Пробы пород высушивают до постоянного веса и измельчают. После этого на хроматографической системе с детекторами по теплопроводности определяют количественный и качественный состав сорбированных на глинистой матрице газов. Система состоит из двух газовых хроматографов ХРОМ-5 (ЧСН-340070) и ЛХМ-80. Аналитические работы проводят по методу газоотсорбционной хроматографии в изометрическом режиме. В процессе интерпретации полученных данных устанавливают газовые аномалии на границах водонефтяных и газонефтяных контактов. Полученные газовые аномалии отражают насыщенность газами вмещающих пород и интенсивность газовых потоков от УВ-залежей (фиг. 2). Эта информация позволяет экстраполировать газонасыщенность пород по площади и в разрезе и судить о наличии, в данном случае на профиле I-I на пикетах 3-5 и 10-13, углеводородного "столба", то есть о распространении вглубь пород с повышенным сопротивлением. Как видно из фиг. 2, данные геохимической съемки в целом отражают положение в плане, но не дают информацию о форме и размерах УВ-аномалий на глубину до искомой залежи. Это происходит из-за миграции УВ-газов не только по вертикали, но и по горизонтали. Для прослеживания газонефтяного контакта вглубь от поверхности до залежи, в данном примере на пикетах 3-5 и 10-13 с выходом в нормальное поле (фиг. 1, фиг. 2), проводят электроразведочные работы методом становления поля. Для этого на основе предварительных сведений о горизонтально-слоистом геологическом строении исследуемого района в разрезе выделяют i-ое количество характерных пластов, каждый из которых представляют в виде трехслойной модели с проводимостью среднего пласта ρ_2i ± Δ. Далее, решая прямую задачу, задавая пределы изменения значения Δ, например ±10% рассчитывают соответствующие разносы R_n установки при одном и том же времени измерения T_0i, соответствующем времени перехода через ноль измеряемого сигнала ЭДС E, и получают некоторый набор разносов R_n установок, с которыми и проводят дальнейшие измерения для заданной глубины H_i. Для этого на пункте профиля раскладывают источник электромагнитного поля в виде незаземленной петли из изолированного провода и пропускают через нее электрический ток в виде прямоугольных импульсов (импульс Хэвисайда). На расстоянии R (разнос установки), соответствующем глубине H_i изучаемого горизонта, размещают приемную рамку в виде незаземленной петли из изолированного провода. Измеряют ЭДС E на времени T_0i, соответствующем времени перехода через ноль сигнала переходного процесса от исследуемой среды r₂ на данной глубине H_i. В соответствии с расчетными данными меняют разносы R установки и на каждом производят измерения на том же времени T_0i. После выполнения измерений установка передвигается на следующий пункт профиля вкрест геохимической аномалии, выполняется аналогичная последовательность операций. В результате получают n профильных графиков ЭДС для заданной глубины H_i. По графику, средняя часть которого максимально приближена к нулю, судят о параметрах насыщенной углеводородами части пласта, залегающего на глубине H_i, определяют его границы и значение удельного сопротивления.

Аналогичные действия производят погоризонтально для каждой глубины H_i разреза до искомой залежи. Коррелируя выявленные аномалии удельного сопротивления, прослеживают распространение выявленных газогеохимической съемкой отложений насыщенных УВ на глубину по разрезу до искомой залежи, то есть определяют форму и размеры диффузионного потока от поверхности до искомой залежи. При этом исследования начинают с пласта, прилегающего к поверхностным отложениям. Как было сказано выше, несколькими n разносами R установок измеряют сигнал ЭДС на времени T₀₁, получают n профильных графиков ЭДС. Наличие профильного графика, имеющего минимальное (близкое к нулю) значение измеряемого сигнала в центре геохимической аномалии и совпадающего с ней пространственно (в целом), подтверждает возможность выделения по электроразведке углеводородного "столба" на исследуемой площади.

На фиг. 5 приведены результаты моделирования электроразведочной части способа для трехслойной модели разреза с вертикальной зоной (столбом), насыщенной УВ, в которой сопротивления составили ρ₁ 110 Ом/м, ρ₂ 11 Ом/м, ρ₃ 110 Ом/м при сопротивлении вмещающей среды ρ₁ 100 Ом/м, ρ₂ 10 Ом/м, ρ₃ 100 Ом/м, H₁ 500 м, H₂ 100 м.

Решение прямой задачи для среды с такими параметрами дало время наблюдения T_0 i 11,3 мс и разносы R 1807 м, 1765 м, 1852 м. Получены профильные графики: график 1 соответствует разносу 1807 м и ρ₂ 11 Ом/м, график 2 разносу 1765 м и ρ₂ 10 Ом/м, график 3 разносу 1852 м и ρ₂ 12 Ом/м. Из фигур видно, что график, полученный при разносе 1807 м для ρ₂ 11 Ом/м, имеет близкую к нулю среднюю часть, соответствующую проводящей части разреза, то есть наиболее точно характеризует изучаемый разрез на данной глубине.

На фиг. 6 представлены профильные графики для случая, когда удельное сопротивление ρ₂ пласта, насыщенного УВ на той же глубине, равно 12 Ом/м. При этом наблюдения по профилю на том же времени T_0i 11,3 мс на тех же разносах дают кривые, из которых кривая 3 при разносе 1852 м наиболее близка к нулю в своей средней части. То есть в данном случае именно эта зависимость характеризует пласт на данной глубине.

Таким образом, патентуемый способ за счет комплексирования геохимических и электроразведочных работ позволяет проследить аномалии углеводородов от поверхности на глубину до искомой залежи и оконтурить залежь нефти и газа.

Использование: в области геологоразведочных работ, при поисках и разведке нефтяных и газовых месторождений. Сущность изобретения: на исследуемой площади проводят газогеохимическую съемку путем изучения газов, сорбированных на глинистой матрице, по результатам которой выявляют зоны углеводородных аномалий, а затем на участках площади по профилям в пределах выявленных углеводородных аномалий с выходом в нормальное поле проводят электроразведочные работы, возбуждая не установившееся электромагнитное поле с помощью электроразведочных установок, при этом предварительно для каждой фиксированной глубины H_i исследуемого разреза рассчитывают времена T_oi перехода через ноль измеряемого сигнала от исследуемой среды и разносы R_n электроразведочных установок в заданном интервале Δ значений удельных сопротивлений ρ₂ пласта на глубине H_i, далее, двигаясь по профилю, пересекающему вкрест геохимическую аномалию, для каждой глубины H_i исследуемого разреза измеряют сигнал переходного процесса на каждом из n разносов установок на временах T_oi, получают профильные графики ЭДС, по графику, средняя часть которого максимально приближена к нулю, судят о параметрах пласта на глубине H_i от поверхностной геохимической аномалии до искомой залежи. 6 ил.

Способ геологической разведки нефти и газа, включающий проведение на исследуемой площади электроразведочных работ на основании известной модели исследуемого разреза, при этом в исследуемой среде возбуждают неустановившееся электромагнитное поле с помощью электроразведочных установок и измеряют сигнал переходного процесса на временах, когда измеряемый сигнал равен нулю, отличающийся тем, что на исследуемой площади проводят газогеохимическую съемку путем изучения газов, сорбированных на глинистой матрице, по результатам которой выявляют зоны углеводородных аномалий, а электроразведочные работы проводят на участках площади по профилям в пределах выявленных углеводородных аномалий с выходом в нормальное поле, при этом предварительно для каждой фиксированной глубины H_i исследуемого разреза рассчитывают времена Tо_i перехода через ноль измеряемого сигнала от исследуемой среды и разносы Rn электроразведочных установок в заданном интервале Δ значений удельных сопротивлений r₂ пласта на глубине H_i, двигаясь по профилю, пересекающему вкрест геохимическую аномалию, для каждой глубины H_i исследуемого разреза измеряют сигнал переходного процесса на каждом из разносов установок на времени Tо_i, получают профильные графики ЭДС, по графику, средняя часть которого максимально приближена к нулю, судят о параметрах пласта на глубине H_i от поверхностной геохимической аномалии до искомой залежи.