СПОСОБ ПОИСКА НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Российский патент 2001 года по МПК G01V3/08 

Изобретение относится к геофизике, а именно к геомагнитной разведке с использованием измерений естественного магнитного поля Земли, и может применяться для поиска и разведки нефтегазовых месторождений.

Известен способ поиска залежей углеводородов по заявке РФ N 97121789, включающий генерирование сейсмических колебаний в инфрачастотном диапазоне, регистрацию амплитудно-частотной характеристики сейсмического фона Земли на инфранизких частотах до и после генерирования и определение с использованием полученных амплитудно-частотных характеристик местонахождения залежи углеводородов, причем для регистрации амплитудно-частотной характеристики используют электродинамические сейсмоприемники, при этом дополнительно в точках определения амплитудно-частотных характеристик отбирают пробы подпочвенного грунта, измельчают их и определяют величину и знак электрокинетического и окислительно-восстановительного потенциала, а место залежи углеводородов определяют по совпадению точек с максимальными по абсолютному значению и отрицательными по знаку величинами окислительно-восстановительного и электрокинетического потенциала, а также резкого увеличения амплитудно-частотной характеристики после генерирования сейсмических колебаний в инфранизкочастотном диапазоне. Недостатком способа является его неэффективность при поиске залежей на больших территориях земной поверхности.

Известен также способ геоэлектромагнитной разведки по патенту РФ N 2119680, заключающийся в том, что регистрируют электрическую составляющую сигналов естественного электромагнитного поля Земли за счет того, что перемещают приемную антенну параллельно поверхности Земли, выделяют из всего зарегистрированного спектра по меньшей мере одну узкую полосу частот, при этом регистрацию сигналов естественного электромагнитного поля Земли проводят по регистрации его шумовой компоненты, а в выделенной узкой полосе частот измеряют фазовый сдвиг сигнала в процессе движения приемной антенны относительно значения его же фазового сдвига в начальной точке движения, и по изменению величины фазового сдвига судят о неоднородности в грунте. Этот способ имеет достаточно сложную аппаратурную реализацию, связанную с мероприятиями по повышению помехозащищенности.

Наиболее близким по своей сути к заявленному является способ поиска и обнаружения месторождений полезных ископаемых по заявке РФ N 97112570. Этот способ поисков месторождений полезных ископаемых по собственному излучению, включающий облет исследуемой территории, сканирование поверхности Земли и регистрацию излучения с последующей обработкой зарегистрированного сигнала и определением координат выявленных аномалий, отождествляемых с искомыми геологическими объектами, при реализации которого осуществляют визуализацию энергетического микролептонного излучения исследуемых объектов путем фотографирования их с летательных аппаратов или на поверхности Земли, проводят обработку данных, получая внемашинную информационную базу в виде космо- и фотоснимков исследуемой территории и внутримашинную информационную базу, содержащую микролептонную обработку космоснимков, прямые измерения микролептонного излучения исследуемых объектов, математико-картографическое моделирование геологических объектов путем построения цифровых, электронных и тематических карт, определяя координаты и контуры искомых объектов.

К недостаткам способа относится низкая точность, так как при исследовании сигнала его часть, характеризующая аномалии, связанные с залеганием нефтегазовых месторождений, поглощается шумами, и в дальнейшем математико-картографическом моделировании геологических объектов не участвует.

Задачей предлагаемого способа является повышение точности поиска нефтегазовых месторождений.

Это достигается тем, что предлагаемый способ поиска нефтегазовых месторождений с использованием измерений магнитного поля Земли отличается тем, что информация о магнитном поле Земли обрабатывается таким образом, что из нее выделяются амплитудные аномалии пониженных значений магнитного поля Земли, обусловленные эпигенетическими изменениями состава и магнитных свойств осадочных пород под воздействием внедрившихся в них углеводородных флюидов, на основе которых определяют локальные перспективные участки, которые передаются для подготовки к бурению.

Рисунки и диаграммы на фиг. 1 и 2 поясняют суть предлагаемого способа. На фиг. 1 показана последовательность математической обработки измеренного магнитного поля Земли одного из маршрутов участка измерений. На фиг. 2 приведена товарного вида плановая карта, полученная предлагаемым способом.

Эпигенетическими называются такие изменения состава и магнитных свойств пород осадочного чехла, которые произошли после их образования (генезиса) под воздействием наложенного на породы внешнего фактора. Таким фактором может являться внедрение в породы осадочного чехла сложного по составу углеводородного флюида, содержащего такие компоненты, которые вступают в химические реакции с породами, изменяя их первоначальный минеральный состав и магнитные свойства.

Уменьшение магнитных свойств эпигенетически измененных пород обусловлено тем, что в условиях восстановительной среды (где, как правило, залегают залежи углеводородов) при увеличении концентрации серы в углеводородном флюиде, фильтрующемся по трещинам и порам породы, акцессорные зерна магнетита, определяющие ее магнитные свойства, замещаются немагнитным пиритом. Источником серы являются как сами нефтегазовые залежи, так и процессы бактериально-сульфатного и термохимического восстановления сульфатов (SO₄)^-2 углеводородом. Локальное изменение магнитных свойств пород приводит к образованию определенного типа аномалий незначительной интенсивности в магнитном поле.

Углеводородные флюиды (независимо от их происхождения) от места генерации до места их концентрации (залежи) проходят, как правило, значительный путь миграции в породах осадочного чехла. Миграция любого флюида осуществляется преимущественно способом фильтрации по открытым трещинам (разломы, зоны трещиноватости пород) снизу вверх (в направлении уменьшения давления) или по восстанию пористых (песчаных) и трещиноватых (известняки) пород, залегающих под непроницаемой покрышкой (глины, соли). Реально существуют оба способа фильтрации, особенно в верхних горизонтах осадочного чехла. Но начиная с глубин в 3-4 км, где породы сильно уплотнены, пористость песчаных горизонтов становится настолько малой, что миграция флюидов практически возможна только по трещинам. Это особенно важно при поисках глубокозалегающих месторождений углеводородов.

Месторождения нефти, залегающие на горизонтах в 1-2 км, также имеют пространственную связь с разрывными нарушениями.

Связь месторождений с "флюидизированными" разломами, выявленными в магнитном поле, используется в качестве признака, благоприятного для образования залежей углеводородов (поисковый признак).

Отдельные нефтегазовые залежи, а тем более многозалежные месторождения, особенно с аномально высоким пластовым давлением, являются локальным источником рассеивающихся из них углеводородов, которые производят те же эпигенетические изменения вмещающих и перекрывающих их пород, т.е. замещение магнетита пиритом и развитие сопутствующих вторичных минералов типа каолинита, кварца, кальцита и т. п. В магнитном поле эти изменения состава и соответственно магнитных свойств пород приводят к возникновению аномалии, локальной по площади, и обычно изометричной или слабо удлиненной по форме. Такая аномалия, является аномалией типа "залежь" (АТЗ) и является прямым признаком возможного нефтегазового месторождения.

Способ осуществляют следующим образом.

Измерение магнитного поля Земли производится с помощью магнитометра, перемещаемого самолетом (или иным средством), сканирующим исследуемую территорию. Полученная информация о магнитном поле Земли содержит дискретные значения полного модуля напряженности магнитного поля в привязке к географическим координатам.

Привязка измерений к местности осуществляется с привлечением среднеорбитальной спутниковой навигационной системы в дифференциальном режиме, т.е. с использованием базовой станции. Управление измерительной аппаратурой производит оператор с борта транспортного средства (самолета) посредством ПЭВМ. При этом данные измерений магнитного поля Земли проходят редакцию, увязку, связанную с введением поправок (за вариации магнитного поля, за девиацию и т. д.). Отредактированная информация по данным измерения магнитного поля Земли в дальнейшем обрабатывается таким образом, что из нее выделяются амплитудные аномалии пониженных значений магнитного поля Земли, обусловленные эпигенетическими изменениями состава и магнитных свойств осадочных пород под воздействием внедрившихся в них углеводородных флюидов. При этом исходят из частотного представления аномального магнитного поля профиля. В различных составляющих магнитного поля выявляются участки, отмечающиеся наименьшей амплитудой поля. Для решения этой задачи применяется следующая последовательность действий:
Прежде всего выполняются математические преобразования исходного поля по профилю:
определение спектральной функции в результате прямого преобразования Фурье,
фильтрация спектральной функции,
обратное преобразование Фурье,
расчет амплитуды огибающей модуля этой функции,
формирование выходной диаграммы интенсивности путем нормирования, логарифмирования, линейных преобразований (внесение фона, масштабного коэффициента).

Затем производится построение диаграммы по профилю:
конечная стадия указанного математического преобразования по профилю записывается в отдельные каналы информации профиля, при этом каждому каналу соответствует свой меняющийся ключевой параметр (период фильтрации),
данные по каналам выстраиваются в матрицу значений в которой сохраняется последовательный переход от высоких к низким частотам (от минимальных периодов фильтрации к максимальным),
визуализированная матрица представляет собой изображение поля в вертикальной плоскости (диаграмма), которая показывает характер изменения поля в зависимости от увеличения периода фильтрации. Эмпирически установлена связь между периодом фильтрации и расстоянием до источника наблюдения (линией маршрута), таким образом, полученная диаграмма - это аналог геомагнитного разреза, на котором видны изменения исходного магнитного поля на различных "глубинах". Указанная последовательность этих процедур иллюстрируется фиг. 1.

После этого выполняется построение плановых карт путем преобразования массива диаграмм с изображением поля в горизонтальной плоскости по выбранному периоду.

Для этого на диаграммах маршрутов, проходящих через изученные в геологическом плане объекты, отмечаются "аномалии", как правило, с минимальными значениями поля. Определяются периоды, на которых они находятся (один или несколько). По этим периодам производится обработка всех маршрутов участка с записью данных в отдельный канал. Данные этого канала в свою очередь разделяются на локальную и региональную составляющие и увязываются одним из стандартных способов. Локальная составляющая этого поля содержит в себе информацию об аномалиях, возникающих над участками размагниченных пород. Одной из причин возникновения таких участков являются проявления эпигенетических изменений в толще пород осадочного чехла.

По полученным плановым картам определяют локальные перспективные участки, которые передаются для подготовки к бурению. На фиг. 2 показан пример такой карты, на которой сплошными линиями обведены известные разрабатываемые месторождения. Визуализация карт может производится в виде изолиний, наложенных на цветное (растровое) изображение.

На сравнительно изученных площадях, где предшествующими геолого-геофизическими работами уже выявлено достаточно большое количество возможных ловушек углеводородов, использование двух предлагаемых критериев - близость к ловушке "флюидизированного" разлома с проявленными в нем эпигенетическими изменениями пород и приуроченная к ней АТЗ, выявляемых в магнитном поле с использованием предлагаемого способа, позволяет выявленные ловушки разбраковывать по степени перспективности и тем самым локализовать площадь первоочередных работ по подготовке к поисковому бурению.

На неизученных или слабо изученных площадях предлагаемые поисковые критерии, т.е. "флюидизированные" разломы и близко к ним расположенные локальные сравнительно изометричные аномалии, выявляемые в магнитном поле, позволяют намечать локальные по площади участки для проведения дорогостоящих сейсморазведочных работ для выявления ловушек углеводородов там, где возможность открытия наибольшая.

Обоснованное сокращение площадей для проведения дорогостоящих сейсморазведочных и буровых работ дает значительный экономический эффект.

Предлагаемый способ прошел многократную апробацию и подтвердил высокую точность и достоверность обнаружения нефтегазовых месторождений.

Использование: для поиска и разведки нефтегазовых месторождений. Сущность: информация о магнитном поле Земли обрабатывается так, что из нее выделяются амплитудные аномалии пониженных значений магнитного поля Земли, обусловленные эпигенетическими изменениями состава и магнитных свойств осадочных пород под воздействием внедрившихся в них углеводородных флюидов. На основе полученных данных определяют перспективные участки, которые передаются для подготовки к бурению. Технический результат - повышение точности поиска нефтегазовых месторождений. 2 ил.

Способ поиска нефтегазовых месторождений с использованием измерений магнитного поля Земли, отличающийся тем, что информация о магнитном поле Земли обрабатывается так, что из нее выделяются амплитудные аномалии пониженных значений магнитного поля Земли, обусловленные эпигенетическими изменениями состава и магнитных свойств осадочных пород под воздействием внедрившихся в них углеводородных флюидов, для чего выполняют математические преобразования исходного поля по профилю, связанные с определением спектральной функции в результате прямого преобразования Фурье, фильтрацией спектральной функции, обратным преобразованием Фурье, расчетом амплитуды огибающей модуля этой функции и формированием выходной диаграммы интенсивности путем нормирования, логарифмирования и линейных преобразований, затем производят построение диаграммы по профилю по нескольким периодам, для чего результаты указанного математического преобразования по профилю по каждому периоду записываются в отдельный канал информации профиля, данные по каналам выстраивают в матрицу различных периодов, которая представляет собой изображение поля в вертикальной плоскости, на основании которой путем преобразования массива диаграмм с изображением поля в горизонтальной плоскости по выбранному периоду выполняют построение плановых карт, на основе которых определяют локальные перспективные участки, которые передают для подготовки к бурению.