levitra bitcoin

+7(495) 725-8986  г. Москва

Журналы

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

И.С. Соболев, А.А. Гришко, Л.П. Рихванов, В.С. Барановский,  (Томский политехнический университет)

Журнал «Геология Нефти и Газа» # 2007-6
 

 

Радиометрическое картирование как метод поисков месторождений нефти и газа по поверхности привлекает к себе внимание исследователей с середины 20-х гг. прошлого столетия. Однако в современной практике нефтепоисковых работ радиогеохимические съемки широкого применения не получили. Обобщая проблемы использования радиоактивных методов, можно сказать, что их поисковая значимость снижается по двум основным причинам.

Существует противостояние нескольких точек зрения на механизм возникновения радиогеохимических аномалий над скоплениями нефти и газа. Аномально высокие концентрации радия и продуктов его распада в приконтактовых с залежами водами – явление распространенное, здесь радиогеохимический эффект используется для контроля текущего положения водонефтяного контакта [1]. Тем не мене возможность “отпечатывания” радиоактивной аномалии на поверхности остается дискуссионной.

Часть исследователей в этой области опирается на эпигенетическое происхождение аномальных нарушений структуры радиоактивного поля нефтегазоносных площадей. В разное время высказывались мнения о возможности инфильтрационно-диффузионной транспортировки радия и радона к поверхности из зоны водоуглеводородного контакта (Lundberg H. et. al., 1953; Siegal et. al, 1997), связи аномалий со снижением сорб­ционной емкости пород в области внедрения УВ-компонентов (Алексеев Ф.А., 1959) либо с геоэлектрохимическими эффектами в зоне редокс-границы (Pirson S.J., 1975), процессами деятельности поглощающих УВ-бактерий (Овсяников В.М., 1991). Существуют точки зрения, объединяющие несколько возможных причин (Wang P. et. al., 1996).

В противоположность эпигенетическим представлениям есть мнение, которое объясняет радиоактивные аномалии только как следствие тектонически унаследованных движений структурных элементов земной коры (Gregory A.F., 1956; Алексеев Ф.А. и др., 1968).

Авторы данной статьи, исходя из результатов собственных исследований, склонны придерживаться наложенной природы радиогеохимических аномалий, не отрицая определенного вклада в фиксируемые эффекты структурно-тектонического фактора.

Другая сдерживающая причина – малая глубинность радиометрических измерений. При использовании гамма-аппаратуры на базе сцинтилляционных счетчиков снимается информация о радиоактивности и уровнях накопления естественных радиоактивных элементов 1-м слоя пород. В совокупности с довольно тесной связью облика радиогеохимических полей с литологическим, морфологическим, ландшафтным строением территорий это существенно затрудняет распознавание эпигенетических аномалий радиоактивности.

Для повышения информативности радиогеохимического картирования нами применяется разновидность радиометрической съемки, основанная на использовании термолюминесцентных детекторов (ТЛД).

Термолюминесцентные детекторы – это искусственно созданные моно- или поликристаллические термолюминофоры, характеризующиеся небольшими размерами (3-5 мм). Сущность термолюминесцентной радиометрии заключается в выделении при нагреве запасенной радиотермолюминофором энергии ионизирующего излучения в виде световых квантов, количество которых пропорционально дозе излучения, поглощенной материалом детектора.

Термолюминесцентные исследования довольно широко применялись для выявления глубокозалегающих радиоактивных руд. Для решения нефтегазопоисковых задач термолюминесцентная радиометрическая съемка осуществляется сравнительно недавно. При поисках месторождений нефти и газа в значительных объемах она использовалась в Китае [3, 5], есть примеры подобных работ в Израиле [4].

При проведении радиометрического картирования ТЛД упаковываются в водонепроницаемые контейнеры и устанавливаются в шпурки на глубину в среднем 0,5 м на профилях радиогеохимических наблюдений с шагом, соответствующим масштабу работ. Для получения статистически достоверных данных в каждый контейнер укладывается несколько ТЛД. После экспозиции радиотермолюминофоры извлекаются и по ним осуществляется измерение накопленной дозы излучения.

Важна чувствительность детекторов, от которой зависит временной промежуток мониторинга, необходимый для получения качественной информации (рис. 1). В процессе опытно-методических работ нами было испытано пять типов ТЛД. По результатам этих исследований выбор был остановлен на детекторах GR-200 LiF (Cu, Mg, P) и ТЛД-500К (Al2O3).

 

Рис. 1. ХАРАКТЕР ПРОЯВЛЕНИЯ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА
В ОСТАТОЧНЫХ ПОЛЯХ ИНТЕНСИВНОСТИ ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ДЕТЕКТОРОВ, усл. ед.
А – локальные кольцевые аномалии над водогазовым контактом Северо-Васюганского газоконденсатного месторождения антиклинального типа; Б – прогнозируемое месторождение, связанное с ловушкой комбинированного типа (литологическая, тектонически-экранированная); локальные аномалии: 1 – отрицательные, 2 – положительные; 3 – точки термолюминесцентных радиометрических исследований; 4 – водогазовый контакт; 5 – прогнозный контур нефтегазоносности; 6 – зона палеозойского уступа фундамента

 

Дозиметрические установки измерения термолюминесценции характеризуются небольшими габаритами, сравнительно малым энергопотреблением и легкой транспортировкой. Поэтому при опоисковании значительных по площади участков для сохранения временного интервала экспозиции ТЛД на разных профилях измерения интенсивности термолюминесценции (ИТЛ) детекторов целесообразно осуществлять на площади работ.

Термолюминесцентным радиометрическим картированием на сегодняшний день нами охвачено шесть площадей с установленной нефтегазоносностью, три поисковых участка. Объекты радиогеохимической съемки расположены на территории Томской области, Красноярского края, Республики Хакасия, Ханты-Мансийского и Ямало-Ненецкого автономных округов. Работы носили опытно-методический и поисковый характер и осуществлялись для уточнения контуров нефтегазоносности. Кроме того, проведены региональные исследования по профилю, пересекшему восточную часть Томской области вдоль р.Кеть.

Накопленный материал позволяет достаточно достоверно оценить возможности термолюминесцентной съемки и судить о ее хорошей эффективности в условиях Центральной Сибири. Основным и, пожалуй, единственным препятствием является низкая информативность метода в пределах болот с глубиной залегания подстилающих воду пород > 1 м. В пределах таких ландшафтов приходится максимально привязывать маршруты к возвышенным “сухим” участкам местности (острова, гривы), что отрицательно сказывается на равномерности и геометрии сети опробования.

Параллельное изучение поля радиоактивности методами гамма- и термолюминесцентной радиометрии показало, что термолюминесцентные исследования за счет высокой чувствительности детекторов и накопительного характера информации значительно ярче проявляют аномалии радиоактивности, связанные с влиянием залежей УВ. При этом аномальные изменения полей радиоактивности фиксируются и по данным свечения минералов термолюминофоров при изучении термостимулированной люминесценции грунтов.

Морфология термолюминесцентных аномалий над скоплениями нефти и газа соответствует общепринятой классификации для газо- и литогеохимических методов поисков месторождений нефти и газа. Для ловушек антиклинального типа – это кольцевые аномалии высоких значений над водоуглеводородным контактом с относительным минимумом в контуре нефтегазоносности, реже, как например на Мыльджинском нефтегазовом месторождении, фиксируются сплошные положительные аномалии. Для литологических и структурно-тектонических ловушек характерна более вытянутая форма аномальных нарушений (рис. 2).

 

Рис. 2. СОПОСТАВЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ НЕКОТОРЫХ ТИПОВ
ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ДЕТЕКТОРОВ (время экспозиции 20 сут)
1 – ТЛД-К (SiO2); 2 – GR-200 (Li, F, Mg,Cu, P); 3 – ДТГ-4 (Li, F, Mg,Ti)

 

Долгоживущие разрывные дислокации также хорошо фиксируются в полях распределения термолюминесценции детекторов, но, в отличие от залежей неантиклинального типа, они контролируются линейными неоднородностями в виде локальных участков высокой суммарной радиоактивности без характерной зоны аномально низких значений.

Конфигурации нефте- и газоперспективных термолюминесцентных аномалий в регионах с различной геологической и ландшафтной обстановкой проведения работ принципиально не отличаются. Однако чем разнообразнее по возрасту и составу осадочные отложения, формирующие литологический облик дневной поверхности территорий, чем шире набор и чаще происходит смена элементарных ландшафтов, тем больше внимания на стадии интерпретации приходится уделять этим особенностям. Для решения задачи выделения эпигенетических аномалий в условиях площадей с сильно изменчивым радиогеохимическим фоном нами используется давно известная процедура формирования выборок значений термолюминесценции по группе характеристик местностей, в пределах которых происходила установка детекторов. В дальнейшем внутри каждого массива данных осуществляется расчет коэффициентов концентрации термолюминесценции, которые и используются при построении карт полей радиоактивности и их трансформантов.

При проведении исследований на нефтегазоносных площадях, где продуктивны горизонты разного возраста, по темролюминесцентным радиометрическим данным невозможно разделять залежи УВ по их принадлежности к тому или иному стратиграфическому интервалу. В случае многоуровневых месторождений нефти и газа термолюминесцентные аномалии проявляют общий контур нефтегазоносности.

Еще одной немаловажной положительной чертой термолюминесцентного радиометрического картирования является способность детекторов регистрировать a-, b-, γ- излучения в широком диапазоне энергий.

Наиболее контрастные геохимические барьеры в породах, перекрывающих скопления нефти и газа, возникают при внедрении УВ-газов в зону смены окислительных и восстановительных обстановок. Глубина этого горизонта в разных районах меняется и главным образом зависит от положения местного базиса эрозии.

В ряду распада наиболее подвижного из естественных радиоактивных элементов 238U присутствует геохимически инертный a-активный газ 222Rn. Период полураспада этого радиоактивного элемента 3,8 дня, изотопы радона могут самостоятельно существовать около 27 дней [2]. Протяженность газовых ореолов 222Rn над урановыми рудами достигает десятков метров. Миграционная способность радона возрастает в несколько раз в водорастворенном состоянии. При этом в качестве агентов транспортировки радиоактивного газа могут выступать и органические жидкости, например толуол.

Помещенные в водонепроницаемые контейнеры детекторы экранированы материалом упаковки от γ- излучения. Однако при радиоактивном распаде 222Rn возникает группа b- и γ- излучающих короткоживущие изотопов, таких как 214Pb, 214Bi, 214Po, 210Po. Одними из наиболее γ- и b- активных радионуклидов в ряду дочерних элементов 238U соответственно являются 214Bi (период полураспада 19,7 минуты) и 210Po (период полураспада 138,4 суток), энергия которых находится в доверительном интервале регистрации применяемых ТЛД. Таким образом, опосредованно через радиоактивные изотопы ТЛД реагируют на плотность потока радона и несут информацию о радиоактивности сравнительно глубоких горизонтов.

По одному из радиогеохимических профилей, пересекшему Западно-Катыльгинское месторождение нефти, были проведены термолюминесцентные радиометрические исследования с целью оценки устойчивости термолюминесцентных эффектов во времени.

На одних и тех же точках весной 2005 г. и осенью 2006 г. были установлены ТЛД с последующей экспозицией в 20 сут. При этом в шпурки помещались детекторы, упакованные в водонепроницаемые контейнеры, экранированные алюминиевой фольгой и без какого-либо изолирующего материала.

На графиках распределения светосуммы люминесценции наблюдается четкая положительная корреляция результатов исследований разных лет, а точки с аномально высокой термолюминесценцией проявляют положение водонефтяного контакта (рис. 3).

 

Рис. 3. ГРАФИКИ ИЗМЕНЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ (ИТЛ) ДЕТЕКТОРОВ ПО ПРОФИЛЮ
ЧЕРЕЗ ЗАПАДНО-КАТЫЛЬГИНСКОЕ НЕФТЯНОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ
А – съемка лета 2005 г., Б – съемка осени 2006 г.; 1 – ТЛД в латексовых контейнерах, 2 – ТЛД без упаковки, 3 – ТЛД в фольге

 

Минимальное термолюминесцентное свечение принадлежит термолюминофорам, защищенных фольгой от α -,  β- и мягкого γ- излучений. Обращает на себя внимание более низкие значения запасенной светосуммы детекторов, не изолированных от радиоактивных эманаций радона. Известно, что радон хорошо сорбируется на поверхности твердых тел, где легко перераспределяется от крайних молекулярных слоев в более глубокие зоны. Предположительно, водонепроницаемые латексовые контейнеры сыграли не столько отрицательную роль экрана для регистрации 222Rn, сколько способствовали его захвату и накоплению за счет сорбции на своих стенках. Как следствие, в процессе распада сорбированного радона термолюминесцентные детек­торы подверглись более интенсивному воздействию β- и γ- излучений короткоживущих изотопов, в отличие от того, когда использовались неупакованные радиотермолюминофоры.

В пределах границ месторождений нефти и газа в ряде случаев встречена своеобразная радиогеохимическая зональность, что свидетельствует в пользу эпигенетического происхождения радиоактивных аномалий. Зональность формируется тогда, когда области низкого отношения тория к урану и повышенного содержания урана тяготеют к пониженным значениям суммарной радиоактивности (рис. 4). Одновременно вокруг таких участков отмечается аномальное повышение интенсивности термолюминесценции.

 

Рис. 4. ХАРАКТЕР ВЗАИМООТНОШЕНИЙ РАДИОГЕОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПО ПРОФИЛЮ 6
НА НИКОЛЬСКОМ ПОИСКОВОМ УЧАСТКЕ
Графики распределения: 1 – урана; 2 – торий-уранового отношения; 3 – интенсивности термолюминесценции детекторов

 

Асинхронность распределения U(Ra) и ИТЛ в пределах подобных участков, возможно, объясняется активными процессами массопереноса, создающими физико-химические обстановки, способствующие пространственному разобщению U(Ra) с продуктами его распада.

Механизм формирования подобных радиогеохимических аномалий можно представить следующим образом. В области миграции глубинного потока, которая наиболее интенсивно проявляется по ослабленным зонам, происходит формирование восстановительных барьеров, на которых активно осаждается растворенный в гипергенных водах уран. Параллельно идет процесс активного выноса короткоживущих изотопов из области внедрения миграционного потока, что, с одной стороны, определяет возникновение отрицательных аномалий ИТЛ над самой зоной разуплотнения, с другой – приводит к накоплению этих радиоизотопов и, как следствие, – к повышению суммарной интегрированной радиоактивности на периферии аномалий U(Ra).

Следует отметить, что подобные радиогеохимические эффекты наиболее характерны для территорий с повышенной плотностью разрывных нарушений. На нефтегазоносных площадях с более низкой проницаемостью перекрывающих залежи отложений перспективные участки контролируются совпадающими по знаку аномалиями в распределении урана и термолюминесценции. По всей видимости, такие различия связаны со скоростью современного переноса вещества из глубоких горизонтов к поверхности.

Термолюминесцентную съемку, особенно при начале работ на новых площадях, где не известна радиогеохимическая специфика пород горизонта опробования, целесообразно сопровождать γ- спектрометрическими измерениями концентраций естественных радиоактивных элементов. Это обусловлено тем, что часть аномалий радиоактивности может проявлять участки выходов на дневную поверхность осадочных отложений, относительно обогащенных калий- и реже торийсодержащими минералами. Подобные терригенные образования легко выявляются в полях распределения естественных радиоактивных элементов, а при сопоставлении с геологической основой участки с повышенной радиоактивностью и уровнями накопления калия или тория совпадают с однофациальными отложениями конкретных стратиграфических диапазонов. На стадии интерпретации результатов радиогеохимического картирования такие аномалии вносят определенную помеху при выделении нефтеперспективных участков, но существует простая процедура с использованием данных по мощности экспозиционной дозы λ - излучения, определяемых сцинтилляционным λ - радиометром (Соболев И.С. и др., 2004).

При осуществлении поисковых работ, как правило, термолюминесцентные исследования проводились авторами статьи в комплексе с высокоточной магниторазведкой,  γ - спектрометрией, а на ряде площадей – с газовой съемкой по снегу и электроразведкой методом вызванной поляризации. Хорошая пространственная сходимость перспективных участков, выделенных методами с различной физической основой, свидетельствует о единой эпигенетической природе аномальных эффектов, происхождение которых связано с многосторонним влиянием залежей нефти и газа на осадочные отложения надпродуктивного комплекса.

На сегодняшний день методика термолюминесцентной радиометрической съемки адаптирована для условий Западной и Средней Сибири. Ее применение возможно в качестве вспомогательного метода при геохимическом сопровождении региональных сейсморазведочных работ. Самостоятельно и в комплексе с другими прямыми методами поисков нефти и газа она может использоваться при оконтуривании залежей УВ на территориях, имеющих сходные условия с “эталонными” продуктивными площадями.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Пинкензон Д.Б. О природе радиогеохимических эффектов на водонефтяном контакте / Д.Б.Пинкензон, М.С.Макаров // Геология нефти и газа. – 1991. – № 4.
2. Титаева Н.А. Ядерная геохимия. – М.: Изд-во МГУ, 2000.
3. Siegel F.R. Areal thermoluminescence radiometric survey of Shengping oil using buried dosimeters / F.R.Siegel, D.Hu, J.E.Vaz, Z.Wang, A.Viterito // Oil and Gas. – 1989. – № 3.
4. Siegel F.R. The integrated radiation environment at well sites – an adjunct to petroleum exploration / F.R.Siegel, R.Chen, J.E.Vaz, V.K.Mathur // Oil and Gas. – 1997. – № 6.
5. Wang Z. Application of thermoluminescence dozimetry in the exploration for oil and gas using chinese GR-200 LiF (Mg,Cu,P) TLD / Z.Wang, D.Qin, G.Zhuang, Z.Zha, S.Wang, W.Shen, G.Cai // Radiation Protection Dozimetry. – 1993. – V. 47. – № 4.


©  И.С. Соболев, А.А. Гришко, Л.П. Рихванов, В.С. Барановский, Журнал "Геология Нефти и Газа" - 2007-6.
 

 

 

SCROLL TO TOP
viagra bitcoin buy

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