Спосіб геохімічних пошуків покладів вуглеводнів

Корисна модель відноситься до геохімічних методів пошуків і може бути використана для нафтогазової розвідки і пошуків покладів вуглеводнів. Відомий спосіб геохімічної розвідки [A.c. СРСР №1786440, МПК5 G01V9/00, публ.07.01.1993, Бюл.№1], який передбачає відбір проб гірських порід і рослинності вздовж водотоків, поділ проб гірських порід на дві фракції більше 0,1мм і менше 0,1мм. Першу фракцію аналізують на Si, А1, Ті та Y, а другу - на Hg. Проби рослинності аналізують на Ва, Cu, Pb, Zn і Ag. Результати аналізів фракції більше 0,1мм і проб рослинності перераховують на відповідні адитивні показники нормованих концентрацій, складають карти розподілу зазначених адитивних показників і Hg. З нафтогазоперспективними ділянками ототожнюють об'єкти, які характеризуються розподілом аномальних значень адитивних показників і Hg в ряду Si, А1, Ті, Y-Ва, Cu, Pb, Zn, Ag-Hg-Ba, Cu, Pb, Zn, Ag-Si, А1, Ті, Υ. Недолік відомого способу полягає у неоднозначності геохімічних аномалій, з якими ототожнюють нафтогазоперспективні ділянки, викликану наявністю великої кількості аномалій сингенетичного походження, породжених значною геоморфологічною та літологічною контрастністю території, що межує з водотоками. Крім того, неотектонічно активні ділянки, що, як правило, генерують збурення концентраційного поля мікроелементів, далеко не завжди співпадають з розташуванням продуктивних структур, внаслідок чого зростає ймовірність помилкових висновків про перспективи нафтогазоносності досліджуваної території. Відомий спосіб геохімічних пошуків покладів нафти і газу [А.с. СРСР №1224764, МПК4 G01V9/00, публ.15.04.1986, Бюл.№14], що включає роздільне вилучення з порід розчинних у слабкій кислоті і водорозчинних форм металів, таких як цинк, свинець та мідь. При цьому нафтогазові поклади виявляють за співпадінням аномально високих значень добутку нормованих концентрацій металів, розчинних у слабкій кислоті та аномально понижених значень цього параметра для водорозчинних форм. Недоліком відомого способу є низька вірогідність здійснюваних прогнозних оцінок, обумовлена високою мірою опосередкованості локальних аномальних накопичень у породах розсіяних металів територіальними змінами умов перетворень мінерального виповнення осадочних порід, викликаними в першу чергу просторовим різноманіттям різновидів, спрямованості та інтенсивності тектонічних процесів. Відомий спосіб геохімічного пошуку нафтогазового покладу [Пат. Росії №2193219, МПК7 G01V9/00, публ. 20.11.2002, Бюл. №32], згідно якого здійснюють відбір проб ґрунту з-під орного шару над відомими нафтогазовими родовищами і на площах, де вуглеводнів не виявлено. У пробах визначають вміст усі х присутні х хімічних елементів. Методом багатовимірного дискримінантного аналізу знаходять значення канонічної дискримінантної функції (КДФ) і виявляють лінійні комбінації вмісту хімічних елементів, які засвідчують максимально можливу відмінність між продуктивними та непродуктивними площами. Вибирають сукупність значущи х хімічних елементів, таких як Fe, V, Ni, Co, Μn , Cr, Hg, Mo, Na, Ba, Sr, Ті, Zn, Sc, Nb та Ga, визначають рівень величин КДФ, які гарантують присутність покладів. Згідно вибраної сукупності значущи х хімічних елементів знаходять значення КДФ у точках відбору проб на досліджуваній площі. Складають геохімічні профілі, на яких виділяють точки, де КДФ перевищує знайдений рівень, що гарантує задану ймовірність (наприклад, P=0,95) знаходження покладу вуглеводнів. Недоліком відомого способу є його тр удомісткість і великі матеріальні витрати при реалізації. Відомий геохімічний спосіб пошуків вуглеводнів [Пат. Росії №2097796, МПК6 G01V9/00, публ.27.11.1997, Бюл. №44], який полягає у доборі проб ґрунту в кожній точці спостереження (в пунктах випробувань) з верхнього гум усового (літологічно однорідного елювіального) горизонту A1 і збагаченого залізомарганцевими сполуками горизонту С, екстракції з проб хімічних елементів у рухливих формах знаходження, з проб горизонту A1 здійснюють екстракцію елементів-індикаторів вуглеводнів, зв'язаних з органічними сполуками ґрунту, з проб шару С здійснюють екстракцію елементів-індикаторів вуглеводнів, зв'язаних із залізомарганцевими сполуками, при цьому елементами-індикаторами виступають як метали (Ni, Co, V, Ζn, Μn та ін.), так і неметали (Br, Сl та ін.), в тій же точці в природному заляганні або з відібраної проби одного з зазначених горизонтів під дією постійного електричного струму здійснюють екстракцію елементів-індикаторів вуглеводнів в електрорухомих формах, з наступним визначенням (аналізом) їх (хімічних елементів) концентрацій в екстракті, визначають концентрації заздалегідь установлених елементів-індикаторів у кожному з екстрактів, виділяють зони з аномально високими концентраціями, виявляють ділянки збігу зон з аномальними концентраціями найбільш контрастних елементівіндикаторів для кожного екстракту, виділяють площі, в межах яких сполучають ділянки збігу, виявлені в різних екстрактах, по положенню цих площ установлюють границі нафтогазоносних провінцій, областей, родовищ або окремих покладів в залежності від масштабу випробування. Недолік відомого способу полягає в недостатній надійності пошуку вуглеводнів через неоднозначність отримуваних при його застосуванні результатів внаслідок значної залежності територіального розподілу у ґр унті багатьох елементів від геохімічних процесів еволюції ландшафту, які не контролюються присутністю чи, навпаки, відсутністю на глибині покладів нафти і газу. Задачею корисної моделі є підвищення надійності виявлення нафто-газоперспективних покладів вуглеводнів. Поставлена задача вирішується тим, що в способі геохімічних пошуків покладів вуглеводнів, що включає відбір проб ґрунту в пунктах випробувань з верхнього гумусового літологічно однорідного елювіального горизонту A1, екстракцію з проб фунту хімічних елементів у рухливи х формах знаходження, екстракцію з проб фунту хімічного елемента-індикатора вуглеводнів і аналіз виділених екстрактів на вміст хімічного елемента-індикатора вуглеводнів, пов'язаного з органічними сполуками фун ту, виявлення ділянок збігу зон з аномальними концентраціями хімічного елемента-індикатора вуглеводнів для кожного екстракту, установлення границі покладів вуглеводнів, згідно корисної моделі пункти відбору проб закладають на однотипних елементах мікро-, мезо- і макрорельєфу, в пунктах випробувань відбирають паралельні точкові проби фунту горизонту А1 на глибині 0,050,15м від поверхні Землі, з точкових проб формують об'єднані проби, з об'єднаних проб фунту виділяють гранулометричні фракції розміром гранул менше 0,1мм, з фракцій готують водно-фунтові суспензії у пропорції фунту і води 1:5 при підтриманні температури суспензій в діапазоні 85-95°С, хімічний стан суспензій фіксують додаванням взірцевого буферного розчину з рН=6,86±0,08 та водного розчину антиоксиданту у складі (0,1±0,01)моль/л аскорбінової кислоти і (0,1±0,01)моль/л калію азотнокислого, із суспензій виділяють екстракти, які аналізують на вміст хімічного елемента-індикатора вуглеводнів йодид-іону, при цьому додатково здійснюють екстракцію і аналіз проб на вміст хімічного елемента-індикатора вуглеводнів йодид-іону, пов'язаного з мінеральною та органо-мінеральною складовими фунту горизонту А1, за результатами аналізів складають карту територіального розподілу величин концентрацій хімічного елемента-індикатора вуглеводнів йодид-іону і по розташуванню на карті ділянок з аномально низькими значеннями концентрацій хімічного елемента-індикатора вуглеводнів йодид-іону в ґрунті локалізують поклади вуглеводнів. Спосіб базується на установленій закономірності поглинання в ґрунті атмосферного йоду вуглеводнями, мігруючими від покладів до денної поверхні по системі розривних мікродислокацій в осадочному масиві [Tedesco S.A., Andrew J.A. Integration of seismic data, iodine geochemistry yields Londgepole exploration model // Oil and Gas JournА1, 1995. - Vol.93, №38. – P.56-60]. Визначальною причиною цьому є надзвичайна органофільність йоду. Міграція вуглеводнів до поверхні Землі є тривалим безперервним процесом, стимульованим вертикальними градієнтами тиску, температури та концентрації. З іншого боку, має місце безперешкодна цілеспрямована дифузія в ґрунт атмосферного йоду, оскільки є зона його інтенсивного поглинання органічною речовиною. Зустрічні потоки споріднених реагентів хімічно взаємодіють між собою, утворюючи складні йодорганічні сполуки йодидів та йодатів. Особливо інтенсивно поглинання йоду відбувається в сильно аерованій верхній частині елювіального гумусового горизонту А1 на глибині 0,05-0,15м від поверхні Землі. При цьому роль каталізатора хімічної фіксації легкими алканами атмосферного йоду відіграє сонячне проміння, що проникає у ґрунт каналами наскрізних пор і тріщин. Мігр уючі ввер х над покладами нафти або газу вуглеводні стимулюють на шляхах свого просування до поверхні Землі відновлення хімічно активних сполук у породах перекриваючої поклади товщі. Параметри лужності-кислотності (pH) та окислювально-відновлювального потенціалу (Eh) порід при цьому зміщуються в бік різко вираженої відновлювальної обстановки лужного характеру. Такі локальні аберації фізико-хімічних параметрів в осадочному масиві посилюють латеральну диференціацію масштабів поглинання йоду ґрунтом, підключаючи до цього процесу всю його колоїдну матрицю, яку складають не тільки органічні, а й мінеральні та органо-мінеральні компоненти. Як відомо, у лужному середовищі рухливі йодиди швидко окислюються з утворенням нерозчинних у воді йодатів. При кислій реакції цей процес відбувається набагато повільніше. Наслідком такої особливості властивостей йодних сполук є те, що над родовищами вуглеводнів атмосферний йод фіксується ґрунтом переважно у нерухливих податних формах, в той час як за їх межами кислотність осадочного матеріалу підтримує активність йодних сполук, внаслідок чого тут мають місце підвищені концентрації йодидів. Тому на ділянках розміщення покладів вуглеводнів у ґр унті присутні від'ємні аномалії поля концентрацій активного йоду (йодидіону) у порівнянні з оточуючим фоном, якому притаманні більш високі його концентрації. Картина розподілу вмісту у ґр унті нерозчинних у воді сполук йоду (йодатів) у зонах промислових нафтогазонакопичень мають зворотну картину: над родовищами нафти і газу він сягає максимальних величин, тоді як за їх межами - мінімальних. Односпрямованість двох принципово відмінних механізмів накопичення атмосферного йоду в ґрунті зони розташування покладів нафти і газу, приведених у дію надходженням з глибин легких вуглеводнів, (мається на увазі пряме хімічне поглинання молекулярного йоду мігруючими вуглеводнями і фіксація хімічного елементаіндикатора вуглеводнів йодид-іону органічними, мінеральними та органо-мінеральними колоїдними частинками ґрунту з наступним переходом частини йодидів у йодати), забезпечує способу високі рівні чутливості та вірогідності прогнозних оцінок. Важлива особливість запропонованого способу полягає, на відміну від відомих аналогів, у незалежності геохімічних характеристик, на яких він базується, від поверхневих процесів, не пов'язаних з присутністю покладів вуглеводнів. Крім того, у даному способі геохімічні пошуки покладів вуглеводнів здійснюють лише по одному значимому хімічному елементу (хімічному елементу-індикатору вуглеводнів йодид-іону), що гранично спрощує отримання вихідної нафтогазопошукової інформації та математичну обробку і виділення аномалій геохімічного поля, відповідно до яких здійснюють оцінку перспектив нафтогазоносності досліджуваної території. Спосіб реалізують наступним чином. На території, що підлягає вивченню на предмет пошуків покладів вуглеводнів за результатами визначення розподілу на ній величин концентрації активного ґрунтового йоду як хімічного елемента-індикатора вуглеводнів, проводять відбір проб згідно заданої сітки пунктів дискретних випробувань, щільність якої визначається необхідним масштабом картування нафтогазопошукової ознаки. У кожному пункті випробувань закладають елементарну пробовідбірну площадку розміром (100±20)м 2. Усі пункти відбору проб розміщують на однотипних елементах мікро-, мезо- і макрорельєфу, а в пунктах випробувань відбирають по 9-16 паралельних точкових проб. Причому пробовідбір у їх межах здійснюють із верхньої частини генетично та літологічне однорідного елювіального гумусового горизонту А1 на глибині 0,05-0,15м від поверхні Землі. Створена таким чином ідентичність умов пробовідбору в усіх пунктах випробувань забезпечує надійну співставність результатів вимірювання концентрації хімічного елемента-індикатора вуглеводнів йодид-іону в дискретних пунктах досліджуваної території при максимально високій контрастності досліджуваного геохімічного поля. Геологічному середовищу притаманний високий рівень просторової мінливості багатьох характеристик. Це стосується і накопичення ґрунтом йоду. У зв'язку з цим найбільш показна характеристика концентрації хімічного елемента-індикатора вуглеводнів йодид-іону в пункті випробування може бути визначена як середня величина для репрезентативного, у статистичному сенсі, ряду одноразово відібраних проб. З цією метою в межах кожної елементарної площадки за ортогональною сіткою з розміром крат 1х1м відбирають 9-16 точкових проб. Із точкових проб ретельним їх перемішуванням у рівних вагових пропорціях готують одну об'єднану пробу. За результатами вимірювання концентрації хімічного елемента-індикатора вуглеводнів йодид-іону у водному екстракті з об'єднаної проби знаходять характеристику хімічного елемента-індикатора вуглеводнів йодид-іону відповідного пункту випробувань. Для збереження природного хімічного стану об'єднаних проб під час транспортування та зберігання здійснюють їх консервацію у поліетиленових пакетах. У лабораторних умовах об'єднані проби висушують при температурі 20-22°С до постійної ваги протягом однієї доби. Після цього проби очищують від можливих випадкових механічних домішок і подрібнюють послідовним розтиранням у металевій та фарфоровій ступках до порошкоподібної консистенції. З порошків відсіюють гранулометричні фракції розміром частинок менше 0,1мм. Цей розмір частинок дисперсної фази забезпечує можливість найбільш повного вилучення з ґрунту йоду селективним екстрагентом - дистильованою водою. З кожної фракції готують наважку розміром (30±0,01)г і заливають її (150±10)мл дистильованої води. Для фіксації хімічного стану в утвореній водно-ґрунтовій суміші до неї доливають 10-20м/г взірцевого буферного розчину з pH=6,86±0,08 і 2-5мл водного розчину антиоксиданту у складі (0,1±0,01)моль/л аскорбінової кислоти та (0,1±0,01)моль/л калію азотнокислого. У подальшому суміш нагрівають до 85-95°С і піддають диспергуванню на магнітній мішалці в даному температурному інтервалі протягом 10-15 хвилин. Застосування зазначеного високого температурного режиму диспергування суспензії послаблює хімічні зв'язки йоду з органічними, мінеральними та органо-мінеральними компонентами ґрунту і сприяє його інтенсивній десорбції водою. З отриманої диспергуванням суспензії після її охолодження виділяють екстракт хімічного елементаіндикатора вуглеводнів йодид-іону, застосовуючи при цьому центрифугування або фільтрування. У кожному екстракті засобами потенціометрії вимірюють вміст хімічного елемента-індикатора вуглеводнів йодид-іону. За результатами визначень концентрації хімічного елемента-індикатора вуглеводнів йодидіону в усі х екстрактах з об'єднаних проб складають карту територіального розподілу величин концентрації хімічного елемента-індикатора вуглеводнів йодид-іону у ґр унті досліджуваної території. Згідно розташувань на карті ділянок, позначених аномально низькими (статистичне значущими) значеннями концентрації хімічного елементаіндикатора вуглеводнів йодид-іону в ґрунті по відношенню до оточуючого нормального геохімічного фону, за даним показником роблять висновок про розміщення покладів вуглеводнів. На Фіг. наведено приклад реалізації способу на території Вишнівського газоконденсатного родовища, розташованого в межах північної прибортової частини Південного Сходу Дніпровсько-донецької западини. Поклади вуглеводнів на родовищі знаходяться у відкладах московського ярусу середнього карбону на глибині 3000м. Пастка є літологічно екранованою і не контролюється структурним фактором. За результатами випробувань ґрунту на вміст хімічного елемента-індикатора вугле воднів йодид-іону видно, що розкритій свердловинами частині родовища відповідають аномально знижені концентрації хімічного елемента-індикатора вуглеводнів йодид-іону (середня величина - 4,1мг/кг, мінімум - 1,9мг/кг, максимум – 6,0мг/кг) по відношенню до оточуючого фону, якому притаманні високі концентрації хімічного елемента-індикатора вуглеводнів йодид-іону (середня величина - 10,6мг/кг, мінімум - 5,2мг/кг, максимум - 17,9мг/кг). Причому найнижчі значення концентрації хімічного елемента-індикатора вуглеводнів йодид-іону припадають на центральну частину родовища. Коефіцієнт контрастності виявленої аномалії у порівнянні з фоном сягнув 2,6. Виділена за результатами досліджень перспективна аномалія охопила як установлену бурінням продуктивну частину пастки, так і її ймовірне продовження на ділянці, що прилягає до неї зі сходу. Результати виконаних робіт свідчать, що подальшу розвідку Вишнівського родовища належить проводити у східному напрямку. Технічний результат запропонованого способу полягає у тому, що аномалії територіального розподілу концентрації хімічного елемента-індикатора вуглеводнів йодид-іону у ґрун ті генетичне пов'язані лише з покладами вуглеводнів, розташовані безпосередньо над ними і не контролюються геохімічними процесами трансформацій ландшафту, обумовленими загальною тектонічною еволюцією регіону. Висока контрастність аномалій поля розподілу концентрації хімічного елемента-індикатора вуглеводнів йодид-іону в ґр унті, коефіцієнт якої може сягнути 2,6 (Вишнівське газоконденсатне родовище), забезпечує високу надійність виявлення покладів вуглеводнів.