levitra bitcoin

+7(495) 725-8986  г. Москва

Журналы

  • Серия
  • Серия
  • Серия
  • Серия
  • Журнал
  • Журнал
  • Журнал
  • Журнал

А.С. Якимов, Э.К. Швыдкин, В.А. Вассерман,  (РИТЭК)

Журнал «Геология Нефти и Газа» # 2007-1
 

 

Многолетними исследованиями установлено, что над месторождениями нефти и газа наблюдаются интенсивные естественные электрические поля, генетически связанные со скоплениями УВ.

В последнее время эти поля интенсивно изучаются как в России, так и за рубежом (Пирсон С., 1971; Сейфуллин Р.С., Томпкинс Р., 1990; Хавензон И.В., 1986; Швыдкин Э.К., 1995). При этом установлено, что естественные электрические поля наблюдаются практически во всех нефтепромысловых районах (Западная Украина, Волго-Уральский регион, Западная Сибирь и др.). Аномалии электрического потенциала наблюдаются как над нефтяными, так и газовыми залежами, залегающими на глубине от 200 до 3700 м.

Механизм образования естественных электрических полей до настоящего времени изучен недостаточно. Существуют различные точки зрения на процесс формирования электрического поля над скоплениями УВ, однако практически все исследователи основной причиной его возникновения считают физико-химические процессы, обусловленные влиянием газообразных и жидких УВ и других компонентов залежи, мигрирующих в направлении дневной поверхности на породы вышележащей толщи. При этом предполагается, что над залежами УВ образуются “топливные гальванические элементы”, для функционирования которых необходимы электроды (их роль выполняют сульфиды) и вещества, способные легко восстанавливаться или окисляться, т.е. необходимо наличие двух сред в разрезе с различными значениями водородного показателя ph.

В результате миграционных явлений покрышка резервуара насыщается отрицательными зарядами и соответственно верхняя часть залежи будет иметь отрицательный заряд. Принято считать, что по электрохимической активности породы резервуара и покрышки практически не различаются и отрицательный заряд в этой зоне, называемой зоной восстановления, равномерно распределен по ней. Эта зона простирается (по Р.Томпкинсу) на 10-150 м вверх от резервуара и на 1,5-3,0 м вниз от основания залежи (Швыдкин Э.К., 2000; Якимов А.С., 2004).

Зона восстановления характеризуется значительной концентрацией вторичного пирита и интенсивной вторичной кальцитизацией. В приконтурных и сводовых частях этой зоны содержание пирита достигает 3-5 %, а за контуром составляет < 1 %.

Сульфидная минерализация, развившаяся в породах, перекрывающих залежи УВ, способствует образованию природных “топливных гальванических элементов”. Скорее всего, они возникают за счет воздействия водорода и кислорода на сульфидные ореолы. Свободный водород содержится в УВ и вместе с их диффузионными потоками насыщает ореолы сульфидизации. Кислород образуется, когда гидрооксиды железа восстанавливаются до пирита. При этом часть кислорода из гидрооксидов переходит в свободное состояние. Электродинамическая сила подобного гальванического элемента может достигать 1В. Кроме того, гальванические элементы могут образовываться за счет изменения окислительно-восстановительного потенциала подземных вод, омывающих зоны сульфидизации.

В верхней части разреза приповерхностные объекты, залегающие на глубине от 0 до 600 м, обладают положительным зарядом, фор­мируя зону окисления (Якимов А.С., 2004).

Физико-химические процессы, связанные с взаимодействием газообразных и жидких УВ с окружающей средой, более интенсивно протекают в субвертикальных зонах, располагающихся на крыльях антиклинальных структур. Установлено, что эти зоны протягиваются по всему разрезу практически до дневной поверхности, а их происхождение объясняется особенностями складкообразования под воздействием подвижек фундамента. Как правило, они отличаются повышенной проницаемостью. По ним происходит более интенсивная миграция УВ при наличии залежи. В приповерхностной части зоны субвертикальных неоднородностей характеризуются повышенным содержанием кислорода, азота и углекислоты. Содержание сероводорода в этих зонах по сравнению с зоной восстановления над центром залежи будет значительно ниже в силу их периферийного, пограничного расположения.

Физико-химические процессы, в результате которых формируется природный топливный элемент и соответственно электрическое поле залежей, протекают непрерывно, начиная с момента их образования и до полного разрушения. В конечном итоге над залежью устанавливается электрический поток от нефтяного резервуара к дневной поверхности в латеральном направлении, как правило, ограниченный субвертикальными зонами. Этот поток образует электрическую “трубу” или “колонну”, в пределах которой и происходит миграция УВ и других компонентов залежи.

Характер сформировавшегося электрического поля будет определяться многими параметрами, главными из которых будут активность физико-химических процессов на геохимических барьерах, среди них основными являются ВНК, ГВК и первый от поверхности региональный водоупорный горизонт. Основными параметрами электрического поля, наблюдаемого над скоплением УВ, являются амплитуда, градиент и знак электрического потенциала.

Анализ полученных за последние годы (1998-2006) результатов измерений электрических потенциалов над УВ-залежами в Волго-­Уральском регионе показал, что наблюдается значительный разброс значений потенциала как по амплитуде, так и по знаку.

Практически на всей территории аномалии электрического поля, обусловленные скоплениями УВ, имели отрицательный знак и амплитуду от 40 до 180 мВ. Однако нефтеносные структуры Мелекесской впадины (восточный борт), расположенные на юге Татарстана и северо-востоке Ульяновской области, отличаются в естественном электрическом поле интенсивными (до 180 мВ) положительными аномалиями. Положительные аномалии меньшей интенсивности (30-40 мВ) наблюдаются и над нефтеносными структурами на Северном куполе (Уркушское поднятие).

Над сейсмическими структурами, промышленного содержания УВ в которых по данным разведочного бурения не отмечено, тем не менее наблюдаются аномалии отрицательного знака интенсивностью -15…-25 мВ (Агбязовская площадь). Смена знака над различными структурами была отмечена И.В.Хавензон на месторождениях Западной Украины. Не рассматривая причин, он отмечает, что на большинстве месторождений наблюдаются аномалии отрицательного знака, однако удельный вес положительных аномалий составляет примерно 30 %.

В настоящей работе рассматриваются представления о причинах изменения амплитуды и знака электрических потенциалов над скоплениями УВ.

Очевидно, что глубина залегания нефтеносной структуры не является фактором, определяющим амплитуду измеряемого на дневной поверхности поля. На это достаточно уверенно указывают измеряющиеся аномалии электрического потенциала над нефтяными и газовыми залежами, залегающими на глубине от 200 до 3700 м. Скопление УВ служит источником, формирующим окислительно-восстановительную систему, при этом аномальное электрическое поле возникает значительно выше, скорее всего, на уровне регионального водоупор­ного горизонта, разделяющего разрез на зоны окисления и восстановления. Следовательно, интенсивность электрического поля на дневной поверхности для аномалий отрицательного знака будет определяться, в основном, глубиной залегания регионального водоупора. В качестве примера можно рассмотреть два нефтеносных поднятия (Удобновско-Грачевское и Русский Шуган) Муслюмовского месторождения.

На Удобновско-Грачевском поднятии, нефтеносность которого подтверждена 5 скважинами (127, 604, 649, 40051, 40052), нефть получена из отложений бобриковского горизонта нижнего карбона. Нефтенасыщенная часть пласта изменяется от 2 (скв. 40051) до 7,2 м (скв. 40052), при этом дебит скважин варьирует от 6,85 (скв. 649) до 98,4 т/сут (скв. 40052), глубина залегания водонефтяного контакта по абсолютной отметке составляет -910 м (скв. 649).

На поднятии Русский Шуган, нефтеносность которого подтверждена 4 скважинами (126, 132, 10060, 40064), нефть получена из отложений семилукского горизонта раннедевонского возраста. Дебит скважин меняется от 8,9 (скв. 126) до 90 т/сут (скв. 40064), глубина залегания подошвы залежи совпадает с отметкой 1448,6 м (округленно 1449,0 м).

В целом при сходстве многих параметров рассмотренных поднятий (площадь, дебиты скважин) основным отличием между ними является глубина залегания. Нефтеносная структура Русского Шугана залегает почти на 550 м глубже, чем структуры Удобновско-Грачевской зоны. Логично было бы предполагать, что интенсивность аномалий естественного электрического поля этих залежей также будет существенно отличаться в связи с различной глубиной залегания.

Однако реальное естественное электрическое поле (рис. 1, 2), наблюденное над этими структурами, практически совпадает по всем своим параметрам (знак, градиент, интенсивность). Это дает основание считать, что аномальное электрическое поле формируется выше, за пределами залежей, в отложениях, глубина залегания которых одинакова для обоих поднятий. Вероятнее всего, ими служат лингуловые глины казанского яруса раннепермского возраста, являющиеся региональным водоупором. Этот факт дает основание сделать заключение, что интенсивность аномального элек­трического поля на дневной поверхности зависит не от глубины залегания резервуара залежи, а от глубины залегания регионального водоупора. При увеличении глубины его залегания интенсивность естест­венного энергетического поля (ЕП) будет соответственно снижаться.

 

Рис. 1. КАРТА ЛОКАЛЬНЫХ АНОМАЛИЙ ЕП (участок Русский Шуган), масштаб 1:25000

 
 

Рис. 2. КАРТА ИЗОЛИНИЙ ПОТЕНЦИАЛА ЕП (участки Грачевский и Удобневский), масштаб 1:25 000

 

Эта зависимость однозначно подтверждается на примере Димитровского месторождения (Оренбургская область). Интенсивность аномального электрического поля над заведомо нефтеносными структурами составляет всего -15…-20 мВ (рис. 3). При этом глубина залегания регионального водоупора (глины татарского яруса раннепермского возраста) составляет 250-280 м. Увеличение глубины залегания водоупора в 2 раза приводит к уменьшению амплитуды естественного потенциала практически в 4 раза.

 

Рис. 3. КАРТА ИЗОЛИНИЙ ЕП (участок Димитровский)
1 – контур участка; скважины: 2 – добывающая, 3 – проектная, 4 – находящаяся в стадии бурения

 

Возможно, дополнительным фактором, влияющим на интенсивность аномального электрического поля, является наличие в разрезе выдержанной толщи галогенных осадков. Соли служат региональной покрышкой для скопления УВ в нижнепермских отложениях. В качестве коллекторов выступают плойчатые доломиты филипповского горизонта кунгурского яруса. Можно предположить, что сульфатно-галогенная толща – труднопреодолимый барьер для вертикальной миграции УВ и других компонентов залежи, в результате чего интенсивность аномального электрического поля снижается и под воздействием этого фактора.

Для юго-востока Татарстана на площадях, где глубина залегания регионального водоупора невелика и постоянна, наблюдается практически прямая зависимость интенсивности аномалий ЕП от содержания УВ в исследуемых поднятиях.

Наиболее показательный пример – результаты измерений ЕП на Агбязовской площади Татарстана.

Интенсивность наблюденных аномалий ЕП (рис. 4) над выявленными сейсмическими поднятиями (Степановское, Боярское, Кировское, Западно-Бикчентаевское, Бикчентаевское) изменялось от -10 до -20 мВ. Практически над всеми поднятиями обнаружены геохимические аномалии металлов-индикаторов (Со, Ni, V, Cu, Zn и др.) и ореолы УВ-газов. Однако результаты бурения разведочных скважин (92, 840, 841, 859, 860, 861, 99, 47) не подтвердили наличия промышленного скопления УВ в выявленных структурах. Интенсивность аномалии ЕП над нефтеносной структурой ближайшего к Агбязовской площади Дружбинского месторождения достигает -60…-80 мВ. Исходя из этих данных, интенсивность аномалий ЕП -30…-40 мВ над структурами можно считать минимальной, при которой объем УВ может представлять практический интерес. Подобная зависимость характерна для северо-востока Татарстана, на остальных территориях критерии нефтеносности структур по данным ЕП могут быть различными – вплоть до смены знака аномалий ЕП.

 

Рис. 4. КАРТА ПОТЕНЦИАЛОВ ЕП (Агбязовский участок)
1 – скважины глубокого бурения; контуры поднятий по отражающим границам С (2) и D (3): 1 – Степановское, 2 – Боярское, 3 – Кировское, 4 – Западно-Бикчентаев­ское, 5 – Бикчентаевское

 

Аномалии ЕП положительного знака интенсивностью 40-120 мВ над нефтеносными поднятиями регулярно наблюдаются на Северном куполе Татарстана и на площади Мелекесской впадины (Ульяновская область). Появление подобных аномалий в этих регионах связано, вероятнее всего, с существенными отличиями строения верхней части разреза от соседних регионов.

Для Северного купола таким отличием служит широкое распространение в отложениях казанского яруса достаточно интенсивного (от 0,10 до 1,18 %) медного оруденения в пределах Волго-Камской меденосной площади.

Для юго-западного Татарстана и Ульяновско-Самарского Поволжья характерно наличие в верхней части разреза мезозойских отложений, представленных средним, верхним отделами юрских и нижним, верхним отделами меловых отложений.

Наличие в верхней части разреза значительного количества сульфидов (пирит, халькопирит, марказит) характерно для упомянутых тектонических районов. Кроме того, для отложений юры и мела, наряду с включением пирита и сидерита, отмечено наличие интенсивной фосфоритизации. Чаще всего фосфоритовый материал представлен в виде линз гравия и гальки, фосфоритовыми конгломератами и алевролитами.

Появление положительных аномалий электрического поля в данном случае, вероятнее всего, связано с минеральным составом и окислительно-восстановительными характеристиками верхней части разреза этих тектонических районов.

Наличие в верхней части разреза этих территорий определенного количества сульфидов (пирит, халькопирит, марказит и др.), а также фосфатов не может существенно изменить петрофизические характеристики вмещающих пород, так как содержание этих минералов в породах не превышает 1-2 %.

Однако образование подобных минералов возможно только в восстановительной среде. Поэтому, несомненно, в момент формирования пород верхней части разреза, в силу условий их формирования (мелководные, лагунные отложения, обогащенные органикой), данные отложения находились в условиях среды, обогащенной химически активными компонентами (H2S, CO2, H2, CO и др.).

Для восстановительной среды характерно накопление отрицательных зарядов.

Таким образом, в целом окислительно-восстановительная система пород разреза над УВ-залежью может быть представлена в виде трех зон, характеризующихся специфическими значениями окислительно-восстановительного потенциала Еh и кислотно-щелочного показателя pH:

  1. восстановления, расположенная непосредственно над залежью УВ и распространяющаяся от нее вверх на 150-200 м;
  2. окисления, залегающая над зоной восстановления на глубине 800-200 м;
  3. восстановления, расположенная в верхней части разреза на глубине от 0 до 200 м.

Подобное распределение электрически заряженных зон, в принципе, может приводить к появлению электрических аномалий положительного знака над скоплениями УВ. На практике аномалии ЕП положительного знака наблюдаются над месторождениями нефти, расположенными в районе Северного купола (Уркушское, Берсутское, 2003-2005).

Ранее интенсивные положительные аномалии ЕП наблюдались в Ульяновской области на территории Мелекесской впадины (Мордово-Озерное месторождение, Рудневская и Ковыльная структуры, 1998-2000).

На характер наблюдаемых аномальных полей существенное влияние оказывают дизъюнктивные дислокации, определяющие границы блоков и поднятий, содержащих УВ.

В качестве примера аномалий положительного знака над скоплением УВ рассмотрим план изолиний ЕП на площади Чегодайского месторождения (рис. 5).

 

Рис. 5. ПЛАН ИЗОЛИНИЙ ЕП НА ПЛОЩАДИ ЧЕГОДАЙСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
1 – зоны субвертикальных неоднородностей и тектонических нарушений; значения ЕП: 2 – отрицательные, 3 – положительные

 

Чегодайское поднятие, с которым связано месторождение нефти, административно относящееся к Черемшанскому району Татарстана, расположено в верхнем течении р.Большой Черемшан, в непосредственной близости от дер.Ста­рый Утямыш. Залежи нефти в пределах Чегодайского поднятия выявлены в отложениях нижнего и среднего карбона. В тектоническом отношении поднятие располагается на юго-западе Южно-Татарского свода.

На плане изолиний ЕП положительными аномалиями потенциала (интенсивностью 50-60 мВ) выделяются и коррелируются две субвертикальные зоны в западной и восточной частях участка работ. В центральной части участка отмечается еще одна аномальная зона ЕП, интенсивность которой достигает 50 мВ. Эта зона перпендикулярно пересекает положительные аномалии, соответствующие зонам субвертикальных неоднородностей, и на плане изолиний ЕП прослеживается практически через весь участок работ. Вероятнее всего, она связана с крупным тектоническим нарушением достаточно глубокого заложения, пересекающего резервуар УВ-залежи в северо-восточном направлении. При этом, в силу повышенной трещиноватости и соответственно проницаемости, данное нарушение также является зоной интенсивного окисления и выделяется положительными аномалиями, как и зоны субвертикальных неоднородностей. Вполне возможно, что оно более молодое по возрасту.

Достаточно наглядно аномальное электрическое поле наблюдается над Рудневской нефтеносной структурой (Ульяновская обл., восточный борт Мелекесской впадины) (рис. 6). Локальные аномалии ЕП положительного знака интенсивностью до 80 мВ наблюдаются непосредственно над поднятием вдоль линии тектонических нарушений. За пределами границ нефтеносности, несмотря на продолжение на площади тектонических нарушений, характер поля ЕП кардинально изменяется (-10…-20 мВ).

 

Рис. 6. КАРТА ИЗОЛИНИЙ ПОТЕНЦИАЛА ЕП НАД РУДНЕВСКОЙ НЕФТЕНОСНОЙ СТРУКТУРОЙ
1 – зоны субвертикальных неоднородностей и тектонических нарушений, 2 – локальные топливные элементы залежи

 

Приведенные данные свидетельствуют о необходимости учета при интерпретации не только интенсивности аномалий естественного электрического поля, но и знака.

При работе в районах, характеризующихся рассмотренными особенностями строения верхней части разреза, необходимо обращать внимание в первую очередь на интенсивные аномалии ЕП положительного знака.

Приведенные представления об особенностях формирования естественных электрических полей над скоплениями УВ применительно к Волго-Уральскому региону являются дальнейшим развитием базовой модели, предложенной в 1986 г. Р.С.Сейфуллиным [1, 2] и И.В.Хавензон.

Полученные данные позволяют определить основные геологические факторы, влияющие на характер естественных электрических полей и сделать следующие выводы.
  1. Интенсивные естественные электрические поля в зоне развития поднятий могут возникнуть только при наличии в структурах достаточного объема УВ.
  2. На распределение естественного поля на дневной поверхности существенное влияние оказывают тектонические нарушения, окаймляющие залежь.
  3. Знак потенциала электрического поля над нефтяной залежью зависит от литологических особенностей пород верхней части разреза.
  4. В пределах каждого конкретного структурно-тектонического региона измеряемые над залежами естественные электрические поля имеют близкие параметры и характеристики.
Представленные выводы имеют принципиальное значение при интерпретации результатов геофизических технологий, регистрирующих вторичные изменения пород под воздействием УВ (ЕП, ВП, магниторазведка), а также геохимических методов поисков залежей нефти.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Сейфуллин Р.С. Природа аномалий вызванной поляризации Волыно-Подолии / Р.С.Сейфуллин, Н.Э.Портнягин, С.В.Изотова // Нефтяная и газовая промышленности. – 1986. – №2.
2. Сейфуллин Р.С. Геоэлектрическая модель залежей углеводородов Западной Украины / Р.С.Сейфуллин, Н.Э.Портнягин, С.В.Изотова // Советская геология. – 1986. – № 3.


©  А.С. Якимов, Э.К. Швыдкин, В.А. Вассерман, Журнал "Геология Нефти и Газа" - 2007-1.
 

 

 

SCROLL TO TOP
viagra bitcoin buy

������ ����������� Rambler's Top100 �������@Mail.ru