СПОСОБ ПОИСКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ Российский патент 2001 года по МПК G01V9/00 

Изобретение относится к способам разведки месторождений полезных ископаемых, а именно к способам разведки углеводородов, и может найти применение при поиске нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений.

Известно явление парагенезиса субвертикальных зонально- кольцеобразных геофизических, геохимических и биогеохимических полей в осадочном чехле земной коры [1]. Установленное явление подтверждает связь процессов распределения и морфологии физических, химических и биохимических полей с особенностями строения полей деформаций и характером низкочастотных изотермических напряжений в породах геоструктур и локальными напряжениями, возникающими в процессе эволюции месторождений полезных ископаемых. Сущность выявленной связи заключается в том, что в пределах структур осадочной оболочки земной коры имеют место чередования зон повышенных и пониженных механических напряжений, обуславливающих возникновение различных видов энергии, интенсивный перенос потоков тепла, жидких, парообразных и газовых флюидов, а также окислительно-восстановительные процессы в зонах аномально низких значений механических напряжений, отождествляемых с участками аномальных фильтрационных свойств горных пород. В силу этих обстоятельств в таких зонах формируются зонально-кольцевые аномалии физических, химических и биохимических полей.

Известно, что в осадочной оболочке земной коры наблюдаются структуры, в том числе и нефтегазоносные, характеризующиеся кольцеобразной формой [2]. К настоящему времени в результате изучения космоснимков глобального уровня генерализации, геолого-геофизических и геолого-морфологических данных на поверхности Земли выявлено 33 гигантские кольцевые мегаструктуры-нуклеары. Одна из этих мегаструктур диаметром около 1500 км расположена в пределах Западно-Сибирской плиты и названа Обским нуклеаром. Границы Обской мегаструктуры совпадают с изолинией g = 50 мВт·м^-2 теплового поля и зоной нефтегазоносности территории Западно-Сибирской низменности [3].

При этом внутри границы нуклеара отмечаются кольцевые зоны, ограниченные изолиниями значений теплового потока, равными g = 60 и 70 мВтхм^-2. Образно говоря, Обская мегаструктура представляет собой " кухонную плиту с нагретыми конфорками", причем средний диаметр " конфорки" составляет около 360 км. Таких " конфорок ", именуемых макроструктурами, в пределах нуклеара выявлено 17. Аэрокосмической съемкой было установлено также, что в границах этих макроструктур располагается значительное количество геологических кольцевых структур (далее - ГКС) меньшего диаметра, т.е. ГКС низшего порядка.

Учитывая тот факт, что с ГКС связаны геофизические, геохимические и биогеохимические аномалии, можно было бы предположить, что наличие на нефтегазовой площади ГКС однозначно свидетельствует о залежах в земных недрах углеводородов. Однако практический опыт поиска и разведки залежей углеводородов в пределах Обской мегаструктуры показывает, что месторождения нефти и газа приурочены лишь к определенным ГКС и определенным их участкам (зонам).

Известен способ определения нефтегазоносности [4]. Этот способ заключается в том, что в пределах выявленной локальной геологической структуры осуществляют бурение двух структурных скважин - в своде и на контуре замыкания структуры. Из скважин отбирают пробы горных пород и измеряют содержание в них углеводородов.

На наш взгляд, недостаток этого способа состоит в малой степени достоверности результатов бурения, поскольку контур замыкания структуры может простираться на десятки километров. Это обстоятельство не исключает того, что одной периферийной скважиной вместо продуктивного пласта будет вскрыта толща вмещающих горных пород. Чтобы повысить результативность буровых работ, следует увеличить количество поисковых скважин на контуре замыкания структуры. Однако это неизбежно приведет к повышению стоимости разведки месторождения.

Поставлена задача - повысить эффективность прогноза нефтегазоносности исследуемой площади посредством выбора оптимального варианта мест заложения поисково-разведочных буровых скважин.

Поставленная задача решена следующим образом. На исследуемой нефтегазоносной площади в пределах мега-ГКС, т.е. нуклеара, путем аэрокосмической и наземной фотографической, геофизической, геохимической и биогеохимической съемки выявляют крупные ГКС- макроструктуры, а в их границах - ГКС низшего порядка: меза-, мини- и макроструктуры.

Из числа обнаруженных ГКС определяют ГКС, размер и число которых отвечает уравнению генетического ряда, т.е. упорядоченные ГКС. При этом во внимание принимают лишь те из названных ГКС низшего порядка, которые вписываются в ГКС более высшего порядка. Выделенные таким образом ГКС разного размера совмещают с уже известными разрабатываемыми или разведанными месторождениями углеводородов, а также зонами геофизических, геохимических и биогеохимических аномалий. Выявляют принадлежность известных месторождений к тем или иным ГКС и поисково-разведочные скважины закладывают на участках пересечения границ упорядоченных ГКС, перспективных с точки зрения нефтегазоносности.

Далее сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
- на фиг. 1 - диаграмма упорядочения ГКС Западно-Сибирской плиты;
- на фиг. 2 - схематичная карта упорядоченных мезо-, мини- и макро-ГКС на нефтегазоносной площади Томской области в пределах макро-ГКС.

Практическая реализация предложенного способа проиллюстрирована на примере проведения поисково-разведочных работ на нефтегазоносной площади в пределах макро-ГКС на территории Томской области.

Как уже подчеркивалось ранее, в пределах мега-ГКС, т.е., Обского нуклеара диаметром 1500 км, выделено несколько макро - ГКС со средним диаметром около 360 км. Одна из этих макро- ГКС расположена на территории Томской области в среднем течении р. Обь. Посредством аэрокосмической и наземной фотографической, геофизической, геохимической и биогеохимической съемки в пределах упомянутой макро-ГКС обнаружено значительное количество ГКС низшего порядка: мезо-ГКС со средним диаметром около 150 км, мини-ГКС со cредним диаметром около 20 км и микро-ГКС со средним диаметром около 10 км. Следует заметить, что в процессе поиска ГКС учитывались следующие факторы: географо-топографические, геостратиграфические, геотектонические, горно-геологические, нефтегазопромысловые, а также процессы, происходящие в земных недрах нефтегазоносной площади.

Бурение ряда структурных скважин в пределах выявленной макро-ГКС показало, что далеко не все ГКС перспективны в отношении нефтегазоносности. Но так как наличие на исследуемой нефтегазоносной площади ГКС в определенной степени свидетельствует о залегании в ее недрах углеводородов, была сделана попытка "связать" известные разведанные и эксплуатационные месторождения нефти и газа с выявлением ГКС. Однако из-за большого количества ГКС разного размера установить закономерность распределения известных месторождений в пределах макро-ГКС не предоставилось возможным за исключением того, что ранее разведанные месторождения приурочены, как правило, к границам некоторых ГКС. Чтобы выявить эту закономерность были "окольцованы" известные месторождения и выделены ГКС низшего порядка на неразведанной площади макро-ГКС. Для этого, следуя известным рекомендациям, была построена диаграмма упорядочения структурных образований в пределах Обской мега-ГКС в следующей функциональной зависимости [5, 6]:
η/η₀ = f(N/N_кр),
где η - параметр структурного порядка, равный геометрической характеристике (радиус, диаметр, площадь);
η₀ - начальное значение параметра структурного порядка, равное среднему значению геометрической характеристики ГКС;
N - общее количество выявленных ГКС на исследуемой площади;
N_кр - критическое значение числа ГКС, при котором наблюдается переход от порядка к хаосу.

Граница раздела порядка и хаоса в первом приближении может быть задана уравнением (фиг. 1)
η/η₀+N/N_кр = 1.
При этом для исследуемой площади η₀ = 360 км и N_кр = 1000. Характерный размер и число ГКС под границей раздела, в зоне структурного порядка, определяется уравнением генетического порядка:
η/η₀+N/N_кр ≤ 1,
в котором η₀ и N_кр обосновываются предварительными геологическими, геофизическими, геохимическими и биогеохимическими изысканиями. Для выделенной макро-ГКС диаметром 360 км для η = 150 км величина N ≤ 5, для η = 20 км величина N ≤ 22,5 и для η = 10 км величина N ≤ 50. "Окольцовывание" участков территории, в пределах которой ранее не выявлены месторождения, производится из условий симметрии путем "зацепления" 1-2 известных месторождений углеводородов. Неопределенность выявления ГКС зависит, главным образом, от ширины зоны привлечения Δ реальной локализации месторождения к идеальной окружности структуры, равной Δ = ± 0,1 D, где D - диаметр ГКС.

По вышеприведенной методике в пределах макро-ГКС (фиг. 2, поз. 1) на территориях Васюганской и Среднеобской нефтегазоносных площадей к настоящему времени выявлено 15 упорядоченных ГКС разного размера: меза-ГКС (поз. 2), мини- ГКС (поз. 3) и макро-ГКС (поз. 4). Совмещение этих упорядоченных ГКС с ранее разведанными и эксплуатируемыми месторождениями углеводородов показало, что абсолютное большинство известных месторождений нефти и газа приурочены к участкам пересечения границ упорядоченных ГКС, преимущественно мезо-ГКС и мини-ГКС (поз. 5). В этой связи можно с большой степенью вероятности прогнозировать наличие месторождений по всей площади макро-ГКС, где разведочное бурение ранее не проводилось (поз. 6). Разбуривание одного из таких участков позволило обнаружить в 1998 г. Болтное нефтяное месторождение (поз. 7).

Таким образом, бурение структурных и поисково-разведочных скважин на участках пересечения границ ГКС повышает достоверность прогноза нефтегазоносности исследуемой площади и снижает финансовые, материальные и трудовые затраты на поиск и разведку месторождений углеводородов.

Источники информации:
1. Диплом N 234 от 24.07.1980 г на открытие "Явление парагенезиса субвертикальных зонально-кольцеобразных геофизических, геохимических и биогеохимических полей в осадочном чехле земной коры". Ю.П. Конюшая и др. Открытия советских ученых, ч. 1, с. 128. М, изд. МГУ, 1988.

2. Я.Г. Кац и др. Основы космической геологии. М, Недра, 1988, с. 154.

3. М. Н. Смирнова. Нефтегазоносные кольцевые структуры и научно-методические аспекты их изучения. Геология нефти и газа. N 9-97 г., с. 51.

4. А. С. N 602903. МКИ G 01 V 9/00. Способ определения перспектив нефтегазоносности. Б.И. N 14-78 г.

5. Дж. Карери. Порядок и беспорядок в структуре материи. Пер. с итал. М, Мир, 1985, с. 149.

6. В.Н. Шолпо. Структура Земли: упорядоченность или беспорядок? М, Наука, 1986. с. 92 (серия "Планета Земля и Вселенная").

Использование: при поиске нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений. Сущность изобретения: на исследуемой нефтегазоносной площади в пределах гигантской геологической кольцевой структуры (ГКС) -нуклеара или мега-ГКС путем аэрокосмической и наземной фотографической, геофизической, геохимической и биогеохимической съемки выделяют крупные ГКС, т.е. макро-ГКС, а в их границах - ГКС низшего порядка: меза-, мини-, и микро-ГКС. Из числа обнаруженных ГКС определяют ГКС, размер и число которых отвечает уравнению генетического ряда, т.е. упорядоченные ГКС. При этом во внимание принимаются лишь те из названных ГКС низшего порядка, которые вписываются в ГКС более высокого порядка. Выделенные таким образом ГКС разного размера, или порядка, совмещают с уже известными разрабатываемыми или разведанными месторождениями углеводородов, а также зонами геофизических, геохимических и биогеохимических аномалий. Выявляют принадлежность известных месторождений углеводородов к тем или иным ГКС и поисково-разведочные скважины закладывают на участках пересечения границ упорядоченных ГКС, перспективных с точки зрения нефтегазоносности, преимущественно на участках пересечения границ меза-ГКС и мини-ГКС. Технический результат: повышение достоверности прогноза нефтегазоносности исследуемой площади и за счет сокращения объема бурения снижение финансовых, материальных и трудовых затрат на поиск и разведку месторождений углеводородов. 2 ил.

Способ поиска месторождений углеводородов, включающий выявление геологических структур, перспективных в отношении нефтегазоносности, выбор места заложения и бурение поисково-разведочных скважин и отбор проб для проведения качественного и количественного анализа содержащихся в них углеводородов, отличающийся тем, что на исследуемой нефтегазоносной площади в пределах геологической кольцевой мегаструктуры - нуклеара посредством аэрокосмической и наземной фотографической, геофизической, геохимической и биогеохимической съемки выявляют крупные геологические кольцевые макроструктуры, а в их границах - структуры низшего порядка - меза-, мини- и микроструктуры, определяют упорядоченные геологические кольцевые структуры, отвечающие уравнению генетического ряда и вписываемые в кольцевые структуры высшего порядка, а поисково-разведочные скважины бурят на участках пересечения границ этих упорядоченных геологических кольцевых структур.