СПОСОБ ПОИСКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА Российский патент 2004 года по МПК G01V9/00 

Изобретение относится к газовой съемке, а именно к газовой съемке с использованием оптических методов, и может найти применение в озерно-болотистой местности для поиска месторождений жидких и газообразных углеводородов, каустобиолитов и других нерудных и рудных газосодержащих полезных ископаемых, а также для выявления тектонических нарушений и зон повышенной трещиноватости горных пород.

Известна газовая съемка, являющаяся одним из геохимических методов поиска месторождений нефти и газа и некоторых других полезных ископаемых (например, В.А.Соколов и др. Поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений. - М., 1974). Газовая съемка основана на явлении рассеивания газообразных углеводородов из залежи нефти или газа и покрывающую ее толщу вплоть до дневной поверхности. Такое рассеивание происходит как по тектоническим нарушениям и трещинам (эффузия), так и непосредственно через рыхлые горные породы (диффузия). Съемка проводится путем отсасывания проб подпочвенного воздуха или посредством отбора проб горных пород в скважинах и их последующей дегазацией. Следует, однако, заметить, что концентрация искомых газов в пробах невелика и находится в пределах 0.01-0.0001%. Это затрудняет проведение газовой съемки, усложняет методику и технические средства проведения и зачастую делает ее результаты весьма сомнительными.

Основной недостаток вышеупомянутого способа - трудоемкость работ, связанных с бурением газозаборных скважин и отбором газовых проб.

Известно, что мигрирующие из нефтяной или газовой залежи углеводородные газы по пути в атмосферу по разным естественным причинам задерживаются и отчасти накапливаются в поверхностных слоях горных пород. Известно также, что более активно процессы миграции газов происходят в сейсмически активных регионах, поскольку там подвижность пород под воздействием сейсмических колебаний способствует восхождению газов. В этой связи заслуживает практического интереса способ газовой съемки с одновременным вибрационным воздействием на поверхностный слой земли, предложенный и экспериментально проверенный сотрудниками Института физики земли АН СССР (С. Амосов и др. Аномальный геохимический эффект над нефтегазовым месторождением в сейсмическом поле вибросейсмического источника. "Доклады АН СССР", т. 315, 2, 1990).

Разработанный в ИФЗ АН СССР способ заключается в следующем. На исследуемой территории разбуривается сеть неглубоких скважин, служащих для отбора газовых проб. На грунт в пределах этой территории и соответственно сети пробуренных газозаборных скважин устанавливается металлическая плита с расположенным на ней источником вибраций. Сейсмические волны от источника вибрации через плиту передаются в поверхностный слой земли, что активизирует процесс газовыделения из него. Вследствие этого пробы газа получаются более представительными. Опыты показали, что пробы газа, взятые из скважин после сейсмообработки территории, содержат втрое больше метана, чем до обработки. Действительно, сейсмические волны достаточно хорошо распространяются не только в скальных, но и в рыхлых горных породах. Это сделало возможным использование вибрационных колебаний акустического и низкочастотного ультразвукового диапазона с целью проведения сейсморазведочных работ (Вибрационная сейсморазведка. - М.: Недра, 1990), повышения нефтеотдачи пластов (Садовский и др. Перспективы вибрационного воздействия на нефтяную залежь с целью повышения нефтеотдачи. Вести АН СССР, 9, 1986), увеличения дебита водозаборных скважин (Г.П.Квашнин. Технология вскрытия и освоения водоносных горизонтов. - М.: Недра, 1987) и т.п.

На наш взгляд, недостаток предложенного способа заключается в большой трудоемкости работ, связанных с бурением газозаборных скважин и отбором проб газа.

Ленинградскими специалистами по космической фотосъемке установлено, что природные газы, выходящие из нефтегазовой залежи в атмосферу через акватории водоемов, осветляют воду этих водоемов. (И. Кузин и др. Космотектоническая карта нефтегазоносных областей Сибири. Исследование Земли из космоса, 4, 1970 - прототип). Речь идет о небольших и мелководных водоемах, в частности неглубоких озерах, небольших речках со слабым течением, которые содержат разлагающиеся остатки отмерших растений. Наличие в водоемах мелких частиц органических веществ делает цвет их воды желтобурым. Однако после прохождения углеводородных газов вода становится прозрачной и на фотоснимках поверхность водоемов выглядит светлой. Таким образом, по фототону космических фотоснимков поверхности водоемов можно судить, имеются ли в недрах исследуемой территории залежи нефти или газа.

Безусловно, данный способ газовой съемки с целью поиска месторождений углеводородов является производительным и прогрессивным. Однако, по нашему мнению, он имеет существенный недостаток - невелика его достоверность. Дело в том, что в крупных и глубоких водоемах отмершие остатки растений сосредотачиваются в придонном слое воды, где не сказывается влияние поверхностных волн и не происходит интенсивного процесса перемешивания воды. На фотографиях такие водоемы выглядят светлыми, что может привести к неверному выводу о наличии в недрах нефтегазовой залежи. И наоборот, поверхность водоема на фотоснимках может быть темной по причине слабой проницаемости горных пород, слагающих геологический разрез исследуемой территории и, соответственно, незначительного количества поступающих из залежи углеводородных газов. Это может вызвать ошибочное мнение об отсутствии в недрах нефтегазового месторождения.

Поставлена задача - повысить достоверность космоаэрофотосъемочных работ и соответственно результативность газовой съемки.

Эта задача решена следующим образом. Производят космоаэрофотосъемку поверхности исследуемой территории с находящимися на ней водоемами. Затем, воздействуя на верхние слои земли акустическими и ультразвуковыми волнами, создают в горных породах сейсмическое поле. Для этого в обсадных трубах буровых скважин, находящихся на исследуемой территории, возбуждают механические колебания. После соответствующей сейсмической обработки поверхностных слоев земли снова осуществляют космоаэрофотосъемку исследуемой территории. Сравнивают фотографии и по фототону фотоснимков водоемов, расположенных на исследуемой территории, прогнозируют наличие в недрах месторождений нефти и газа.

Далее сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
- на фиг.1 - геологический разрез исследуемой территории,
- на фиг.2 - план поверхности исследуемой территории.

На оголовке обсадной трубы скважины 1 установлен вибратор 2, вырабатывающий механические колебания (вибрации) акустического и ультразвукового диапазона (далее - сейсмические волны). Эти сейсмические волны передаются обсадной трубе скважины, от которой они распространяются в окружающие скважину горные породы 3 и создают в горном массиве сейсмическое поле (движение сейсмических волн показано на фиг.1 - длинными стрелками, на фиг.2 - концентрическими окружностями). Под воздействием сейсмических колебаний происходит ослабление напряжения сжатия горных пород массива и колебание его частиц, что сопровождается увеличением подвижности пород и расширением дренажных каналов (Н. Шило и др. Причины уменьшения стока Амударьи... "Доклады РАН", т. 324, 2, 1992). Вследствие этого углеводородные газы (метан и его гомологи) и неуглеводородные газы (гелий, водород и др.), находящиеся в рыхлых и трещиноватых породах над залежью 4 нефти или газа, устремляются к дневной поверхности, в том числе и в донную зону водоемов 5 (на фиг.2 показано, что водоем 6 является глубоководным, не содержит в верхних слоях воды органических веществ и по этой причине является "светлым"). Проникновение газов (движение газов от нефтегазовой залежи обозначено короткими стрелками) через дно водоема в воду, а затем движение газовых пузырей и пузырьков через толщу воды и всплытие их на поверхность сопровождается колебательными движениями воды. Вследствие этого происходит слипание мелких частиц остатков отмерших растений и выпадение образовавшихся агрегатов органических вещество в осадок. Вода в водоеме (мелководное озеро, старица, "окно" болота, медленно текущие реки и протоки и др.) из желто-бурой и непрозрачной становится светлой и прозрачной. Следует заметить, что явление выпадения твердых частиц из жидкостей положено в основу способа очистки воды ультразвуком.

В принципе, сейсмическую обработку верхней толщи горных пород можно проводить, используя скважинные (погружные) источники сейсмических волн. Такие источники механических колебаний широко применяются в вибрационной сейсморазведке, в частности при межскважинном просвечивании недр земли. (Сейсморазведка. Справочник геофизика, т.1, М.: Недра, 1990). Однако, по нашему мнению, это усложнит технические средства и технологию проведения газосъемочных работ.

Космоаэрофотосъемку (далее фотосъемку) поверхности исследуемой территории проводят дважды: до и после сейсмического воздействия на поверхностные слои земли. Первая съемка делается с целью установления местонахождения "темных" 5 и "светлых" 6 водоемов до проведения сейсмообработки территории. Последующая фотосъемка позволяет установить, какие из водоемов с темной водой стали "светлыми". С целью повышения достоверности обе фотосъемки производят в сходных условиях относительно положения Солнца на небосводе, атмосферного давления, состояния погоды и т.п. По результатам сравнения фототона фотографий водоемов до и после сейсмической обработки поверхностной толщи горных пород прогнозируют наличие в недрах исследуемой территории нефтегазовых месторождений.

Аналогичным образом можно выявить находящиеся в недрах территории месторождения других газосодержащих нерудных и рудных полезных ископаемых, например угля, урановых руд и др., а также тектонические разломы и зоны повышенной трещиноватости горных пород. На фиг.1 и 2 изображен тектонический разлом 7, по которому из залежи, например урановой руды, может поступать газ радон, который так же, как и метан, будет обесцвечивать воду водоемов, содержащих остатки отмерших растений.

Реализация способа предполагается на территории Томской области и приграничных с ней территорий, которые изобилуют болотами и озерами. В качестве источника сейсмических волн могут быть использованы механические, электромашинные, гидравлические и другие вибрационные машины и механизмы, устанавливаемые на оголовках направляющих колонн или кондукторов буровых скважин. С целью снижения стоимости поисковых работ предполагается использовать ранее пробуренные структурные, поисковые, разведочные и эксплуатационные скважины. Количество таких скважин только на севере Томской области исчисляется тысячами. При этом одновременно будет задействовано несколько десятков скважин, что позволит создать на отдельных участках территории сейсмическое поле и повысить эффективность сейсмического воздействия на поверхностную толщу горных пород. Сама же космическая съемка или аэрофотосъемка будет производиться известными методами с применением известных технических средств.

Таким образом, космоаэрофотосъемка водоемов до и после сейсмической обработки поверхностной толщи горных пород позволяет повысить достоверность фотосъемочных работ и соответственно результативность газовой съемки.

Использование: в озерно-болотистой местности для поиска месторождений жидких и газообразных углеводородов, каустобиолитов и других нерудных и рудных газосодержащих полезных ископаемых, а также для выявления тектонических нарушений и зон повышенной трещиноватости горных пород. Поставлена задача - повысить достоверность космоаэрофотосъемочных работ и соответственно результативность газовой съемки. Сущность: производят космоаэрофотосъемку поверхности исследуемой территории с находящимися на ней водоемами. Затем, воздействуя на верхние слои земли акустическими и ультразвуковыми волнами, создают в горных породах сейсмическое поле. Для этого в обсадных трубах буровых скважин, находящихся на исследуемой территории, возбуждают механические колебания. После соответствующей сейсмической обработки поверхностных слоев земли снова осуществляют космоаэрофотосъемку исследуемой территории. Сравнивают фотографии и по фототону фотоснимков водоемов, расположенных на исследуемой территории, прогнозируют наличие в недрах месторождений нефти и газа. Технический результат: повышение достоверности фотосъемочных работ и соответственно результативности газовой съемки. 2 ил.

Способ поиска месторождений нефти и газа, заключающийся в том, что на исследуемой территории проводят космоаэрофотосъемку водоемов и по фототону снимков прогнозируют наличие в недрах залежей углеводородов, отличающийся тем, что определяют по фототону на фотоснимках наличие водоемов, содержащих в верхних слоях воды органические вещества, воздействуют на верхние слои осадочных пород сейсмическими волнами акустического и ультразвукового диапазонов, излучаемыми обсадными трубами буровых скважин при возбуждении в них механических колебаний, повторно проводят космоаэрофотосъемку исследуемой территории в условиях, сходных с условиями проведения предыдущей космоаэрофотосъемки, сравнивают снимки водоемов, содержащих в верхних слоях воды органические вещества, полученные при первой и последующей съемках, прогнозируют наличие на исследуемой территории нефтегазовых месторождений при изменении фототона на снимках указанных водоемов.