|
УДК 553.98:550.84(571. 5) |
Геохимические исследования сейсмовзрывных скважин при поисках нефти и газа в Восточной Сибири
Е.В. СТАДНИК (ВНИИЯГГ), В.П. ИСАЕВ, В.И. КОРОЛЕВ, Н.П. ПАСТУХОВ (Иркутский гос. ун-т)
Сейсморазведочные работы MOB и МОГТ в Восточной Сибири сопровождаются бурением неглубоких 15-30-метровых сейсмовзрывных скважин. Использование их для получения дополнительной геохимической информации о нефтегазоносности площадей, подготавливаемых сейсморазведкой, повышает эффективность нефтегазопоисковых работ в этом регионе. При этом геохимические исследования могут выполняться попутно с сейсморазведкой, в комплексе с ней и самостоятельно, вслед за сейсморазведкой [2]. В последнем случае можно использовать скважины для проведения в них как газохимической съемки по призабойному воздуху, так и геотермических исследований.
В Восточной Сибири сейсмовзрывные скважины бурятся установками типа УРБ-2 сплошным забоем и очисткой последнего водой, воздухом, шнеком. Каждый тип скважин характеризуется различными физико-химическими параметрами объектов измерения (опробования) - шлама, призабойного воздуха, промывочной жидкости. При опробовании важно соблюдать стерильность (отсутствие техногенного заражения) объектов измерения, большое значение имеют данные о размере частиц шлама, его состоянии (сухой, водонасыщенный), температуре нагрева пород при бурении, глубине и состоянии забоя скважин [1]. Для применения газогеохимического, битуминологического, литогеохимического и геотермического методов пригодны скважины, пройденные с воздушной и шнековой очисткой забоя. Скважины же, пройденные с водной очисткой забоя, характеризуются техногенным заражением объектов измерения, в том числе промывочной воды и шлама.
С целью разработки методики геохимического опробования сейсмовзрывных скважин применительно к условиям Восточной Сибири опытно-методические исследования проводились комплексом методов, включающих геохимический по шламу, промывочной жидкости, призабойному воздуху, битуминологический и геотермический. Исследования выполнялись на Братском газоконденсатном месторождении, выбранном в качестве эталонной площади, и на сопредельных с ним Окинской и Первомайской площадях Иркутского амфитеатра. В строении осадочного чехла этих площадей принимают участие венд-кембрийские отложения. Нефтегазоносность разреза связана с породами нижнемотской подсвиты (парфеновский горизонт) и усольской свиты (осинский горизонт) нижнего кембрия. Приповерхностные отложения, вскрываемые сейсмовзрывными скважинами, представлены аргиллитами, алевролитами и песчаниками среднего и верхнего ордовика.
Геохимические исследования выполнялись по профилям с шагом опробования от 200 м до 2 км. Отбор проб и замеры температур проводились по всему стволу скважин от забоя до устья. В процессе опытно-методических исследований установлена зависимость качества геохимической информации от способа проходки скважин. В частности, как уже отмечалось, скважины, пройденные с водной очисткой забоя, имеют техногенное заражение промывочной жидкости, шлама, призабойного воздуха, что приводит к искажению состава углеводородных газов (УВГ). Это подтверждается контрольными замерами воды, используемой для промывки ствола скважин, водорастворенные газы которой содержат повышенные концентрации гомологов метана в основном парообразных УВ.
При опробовании установлено, что состав рассеянных газов шлама, извлеченных методом термовакуумной дегазации (ТВД), отличается от такового, полученного механическим способом (МД), повышенными концентрациями УВ, углекислого газа и низкими - водорода (табл. 1). Вместе с тем состав газов, извлеченных с помощью дегазации, обнаруживает принципиальное сходство с составом и содержанием углеводородных и неуглеводородных газов. Состав призабойного воздуха скважин изменяется в течение года в сторону уменьшения концентраций УВ, водорода и углекислого газа. В то же время состав водорастворенных газов поверхностных водопроявлений по сравнению с рассмотренными типами газов пород характеризуется высоким содержанием метана, углекислого газа и низкими значениями коэффициентов сухости и глубинности газов.
В процессе методических исследований установлено, что состав газов закрытых пор шлама (ГЗП) зависит от времени отбора проб. Опробование шлама в пределах Первомайской и Окинской площадей показало, что состав ГЗП в зимнее время характеризуется повышенным содержанием УВ компонентов, при этом метана содержится в 3 раза больше, гомологов в 2,5 раза, водорода в 2 раза, чем в летнее время.
Исследование призабойного воздуха показало, что его компонентный состав на забое сейсмовзрывных скважин определяется типом скважин, глубиной забоя, его состоянием, литологией вскрываемых пород и временем отбора проб. Наиболее существенно влияет на изменение состава газов на забое время отбора. По результатам методических работ установлено, что при разбуривании пород на забое скважин образуется газовая смесь с высоким содержанием УВ, углекислого газа и водорода. Со временем концентрация газов в скважине, в том числе и на забое, уменьшается. При этом снижение концентраций УВ, углекислого газа, водорода и повышение кислорода, азота в системе забой-скважина - атмосфера происходят в течение трех-пяти суток с момента окончания бурения, а затем их содержание постепенно стабилизируется (рис. 1). В результате взрыва на забое скважин образуется газовая смесь с аномальными концентрациями УВ, углекислого газа, водорода, следами угарного газа и низким содержанием кислорода, азота (табл. 2). Выравнивание концентраций газов в этом случае происходит в течение пяти и более суток после взрыва.
Спустя длительное время (месяц, год) состав призабойного воздуха не испытывает резких колебаний. При этом содержание УВ на забое скважин в 2-3 раза выше, чем в атмосферном воздухе.
Сравнение состава газов в скважинах до и после взрыва показало, что при взрыве происходит активная дегазация пород с интенсивным выделением УВ, углекислого газа, водорода. Содержание метана при этом возрастает в среднем в 10 тыс раз, гомологов метана в 100 раз, водорода в 35 и углекислого газа в среднем в 2 раза. Вместе с тем состав газов в стволе скважин изменяется в зависимости от глубины опробования. С увеличением последней возрастает содержание углекислого газа, водорода, УВ, среди последних начинают преобладать гомологи метана. Эта закономерность отчетливо проявляется в скважинах непосредственно после бурения и сохраняется в течение длительного времени после взрыва.
В процессе опробования выявлено, что незначительные перепады температуры на забое скважин (1-6 °С) не оказывают существенного влияния на состав призабойного воздуха. В некоторых случаях небольшое увеличение температуры приводит к изменению соотношения между метаном, его гомологами и водородом, что, по-видимому, обусловлено подтоком глубинного тепла и УВГ из нижележащих горизонтов. Сопоставление результатов комплексного геохимического опробования показало, что повышенным значениям теплового поля соответствуют аномалии по битуминозности, метану, его гомологам по ГЗП шлама и призабойному воздуху. В пределах Первомайской площади аномалии по ГЗП шлама, битуминозности, температуре пространственно приурочены к погребенным структурам, которые могут быть ловушками для УВ. Наряду с этим битумоидные аномалии и зоны высоких концентраций УВ имеют нафтидогенную природу, что подтверждается отсутствием корреляционной связи между Сорг и УВГ, а также между хлороформенным битумоидом ХБА и УВГ в поверхностных отложениях.
Проведенные в пределах Братского газоконденсатного месторождения комплексное геохимическое опробование сейсмовзрывных скважин и гидрогазогеохимическая съемка по поверхностным водопроявлениям показали, что газоконденсатная залежь на глубине отражается в приповерхностных отложениях контрастными аномалиями по метану, его гомологам, коэффициенту сухости, хлороформенному битумоиду и температуре (рис. 2). Выявленные поверхностные аномалии генетически связаны с ореолами рассеяния УВГ, фиксируемых в осадочном чехле месторождения по результатам газометрии бурового раствора глубоких скважин. Отмечается также частичное совпадение в плане газогеохимических аномалий с контуром объекта АТЗ, установленного по данным сейсморазведки и скважинной электроразведки. Наряду с отмеченным наблюдается кольцевой эффект распределения гидрогазогеохимических аномалий вокруг контура продуктивного поля залежи УВ. Вместе с тем обнаружено, что пространственное совпадение водогазовых и гидрохимических аномалий с зонами частичного поглощения сейсмических волн, очевидно, связано с наличием ослабленных участков, являющихся возможными очагами разгрузки подземных вод.
На сопредельной Окинской структуре, характеризующейся высокими перспективами на нефть и газ, выявлены аномалии по ГЗП шлама, призабойному воздуху, битуминозности, совпадающие по ряду показателей с гидрогазогеохимическими. В целом в пределах структуры зафиксирована комплексная аномалия, приуроченная к сводовой части поднятия.
На основе полученных результатов определен рациональный комплекс методов геохимического опробования сейсмовзрывных скважин и разработаны варианты их комплексирования на различных стадиях сейсморазведочных работ в Восточной Сибири (табл. 3). Так, при проведении региональных сейсморазведочных работ в комплекс геохимического опробования входит газогеохимическая съемка по призабойному воздуху, а на стадии подготовки площадей к глубокому бурению помимо изучения призабойного воздуха - газогеохимические исследования ГЗП шлама, битуминология и термометрия. При детальных сейсморазведочных работах геохимические исследования должны включать газогеохимический метод по ГЗП керна, призабойному воздуху, битуминологию, литогеохимию и гидрогазогеохимический метод по грунтовым водам и промывочной жидкости сейсмовзрывных скважин. На этой стадии работ предполагается бурение скважин свыше 50 м, с достижением подошвы зоны свободного газоводообмена и обязательным извлечением керна.
Таким образом, рассмотренные методические особенности и результаты геохимического опробования сейсмовзрывных скважин свидетельствуют о возможности использования последних для геохимических исследований и об их эффективности на различных стадиях сейсморазведочных работ при поисках залежей УВ в Восточной Сибири.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Методические рекомендации по геохимическим методам поисков месторождений нефти и газа / Л.М. Зорькин, Н.В. Лопатин, О.В. Барташевич и др. М., ВНИИЯГГ, 1975.
2. Петухов А.В., Ванюшин В.А., Сиротюк В.А. Комплексный анализ данных геохимических поисков месторождений нефти и газа. М, Недра, 1981.
Поступила 12/IV 1984 г.
Таблица 1 Сравнительная характеристика состава газов шлама, промывочной жидкости, призабойного воздуха сейсмовзрывных скважин и поверхностных водопроявлений Первомайской площади
|
Объект опробования, способ извлечения газов |
Средний состав и содержание газов, % |
Коэффициенты |
Число данных |
|||||||
|
N2 |
O2 |
CO2 |
n*10-3 |
n*10-4 |
CH4/ПУВ |
ПУВ/НУВ |
||||
|
H2 |
CH4 |
ПУВ |
НУВ |
|||||||
|
Промывочная жидкость скважин, ТВД |
72,1 |
21,1 |
4,2 |
0,5 |
164,8 |
47,7 |
7,5 |
3,5 |
6,4 |
29 |
|
Шлам водных скважин, МД |
- |
- |
0,6 |
360,4 |
80,5 |
4,3 |
1,5 |
15,2 |
3,2 |
36 |
|
Шлам воздушных скважин, МД |
- |
- |
0,3 |
370,4 |
66,1 |
3,0 |
1,1 |
12,0 |
4,5 |
63 |
|
Призабойный воздух скважин, откачка |
76,3 |
18,0 |
2,1 |
143,3 |
188,0 |
2,2 |
1,0 |
85,5 |
2,1 |
29 |
|
78,5 |
18,6 |
1.1 |
5,5 |
8,5 |
0,6 |
0,2 |
13,5 |
2,3 |
35 |
|
|
Поверхностные водопроявления - ручьи, родники, озера, ТВД |
73,6 |
19,8 |
7,4 |
168,0 |
785,5 |
3,4 |
1,9 |
2,3 |
1,8 |
216 |
Примечание. ПУВ - сумма предельных УВ, НУВ - сумма непредельных УВ.
Таблица 2 Изменение состава призабойного воздуха сейсмовзрывных скважин в зависимости от условий и времени отбора (Первомайская площадь, сейсмопрофиль «Слалом-I", 1981 г.)
|
Условия отбора |
Время отбора, сут |
Средний состав и содержание газов, % |
Число данных |
|||||||
|
N2 |
O2 |
CO2 |
CO |
n*10-3 |
n*10-4 |
|||||
|
Н2 |
CH4 |
ПУВ |
НУВ |
|||||||
|
После бурения |
1 |
76,3 |
18,0 |
2,1 |
|
143,3 |
188,0 |
2,2 |
1,0 |
29 |
|
3 |
79,0 |
18,0 |
2,0 |
- |
0 |
33,1 |
0,3 |
0,1 |
5 |
|
|
5 |
78,8 |
18,7 |
1,9 |
- |
0 |
3,4 |
0,4 |
0,2 |
5 |
|
|
8 |
78,5 |
18,6 |
1,6 |
- |
0 |
2,2 |
0,5 |
0,1 |
5 |
|
|
После взрыва |
1 |
74,4 |
15,6 |
4,1 |
Следы |
4980,0 |
7485,0 |
96,8 |
57,5 |
12 |
|
3 |
77,3 |
16,4 |
3,0 |
» |
1370,0 |
2441,4 |
30,3 |
13,9 |
9 |
|
|
5 |
80,4 |
17,8 |
1,1 |
- |
9,1 |
4,6 |
0,1 |
0,2 |
9 |
|
|
10 |
79,7 |
19,8 |
0,6 |
- |
0 |
2,8 |
0,1 |
0,1 |
9 |
|
Таблица 3 Варианты комплексов геохимического опробования сейсмовзрывных скважин применительно к условиям Восточной Сибири
|
Стадии сейсморазведочных работ |
Варианты геохимического опробования |
Комплекс геохимических методов |
Объект опробования |
Вид анализа |
Геохимические показатели |
|
Региональные |
Минимальный |
Газогеохимический |
Призабойный воздух |
Микроанализ газов |
УВГ, Н2, Не, СO2 |
|
Подготовка площадей к глубокому бурению |
Оптимальный |
Газогеохимический, битуминологический, геотермия |
Призабойный воздух, шлам, температура в стволе скважин |
Механическая дегазация шлама, микроанализ газов, определение OB, замер температур |
УВГ, Н2, Не, СO2, Сорг, ХБА, T ºС |
|
Детальные |
Максимальный |
Газогеохимический, битуминологический, геотермия, литогеохимический, гидрогазогеохимический |
Призабойный воздух, керн, промывочная жидкость, грунтовые воды, температура в стволе скважин |
Механическая дегазация керна и микроанализ газов, определение ОВ, спектральный, петрографический, микроанализ водорастворенных газов, полный химический анализ вод |
УВГ, Н2, Не, СО2, Сорг, ХБА, аутигенные минералы, микроэлементы, солевой, микрокомпонентный состав, ОВ вод |
Рис. 1. График изменения состава призабойного воздуха после бурения и взрыва сейсмовзрывных скважин.
Рис. 2. Схематическая карта результатов геохимических и геофизических исследований с привлечением данных глубокого бурения Братского газоконденсатного месторождения.
1 - скважины глубокого бурения; 2 изогипсы кровли продуктивного горизонта, м; 3 - внешний контур газоконденсатной залежи 4 - контур объекта АТЗ, выделяемого по данным геофизических исследований; аномалии: 5 - частотного поглощения сейсмических волн, 6 - гидрогазогеохимическая, 7 - тепловая, 8- комплексная газогеохимическая и битуминологическая по результатам опробования шлама, прнзабойного воздуха сейсмовзрывных скважин