Методика прогнозування наявності покладів нафти та газу за допомогою вивчення будови електростатичного поля Землі

При наявності гідростатичних аномалій, наприклад в артезіанських басейнах утворюються потоки, які піднімаються по зонам розломів, тоді виникають додатні електростатичні аномалії. В покладах вуглеводній в результаті дії додаткового тиску (принципи його виникнення розглядаються трохи далі) утворюється потік вуглеводнів та додатні електростатичні аномалії. На відміну від аномалій, які корелюються з тектонічними порушеннями ці аномалії є ізометричними. Окрім морфологічних особливостей електростатичні аномалії над покладами вуглеводнів мають також значно більшу інтенсивність, що обумовлено наявністю у формулі 1 такого параметру як питома електропровідність флюїду. Який для води є рівним 10−3m-1, для нафти та конденсату — 10−70m-1 та 10−14m-1 — для газу.

Механізм утворення додаткового тиску в покладах вуглеводнів є важливим не тільки з причини його впливу на формування локальних електростатичних аномалій, але є важливим ще й тому, що додатковий тиск впливає на динамічний стан осадової товщі і сприяє прояву нафтогазоносних структур у будові земної поверхні. Остання обставина є важливою для теоретичного обгрунтування використання дистанційних методів у комплексі нафтогазопошукових робіт, оскільки зміна динамічного стану осадової товщі призводить до утворення локальних змін у будові ландшафтів, що досить легко може бути виявлено на матеріалах космічної та аерофотозйомки.

Логічно припустити, що гідростатичні аномалії можуть здійснювати не тільки опосередкований вплив на перебіг ландшафтних процесів, але у більшості випадків цей вплив може здійснюватися безпосередньо. Звернемо увагу на такий загальновідомий факт, як зв’язок геоморфологічних аномалій з нафтогазоносними структурами, Традиційно, його пояснення базувалося на неотектонічній активності останніх, при цьому практично не приділялося уваги такому важливому, а фактично головному питанню, як проблема пошуку джерел енергії, за рахунок яких відбувається їх активізація. Але, якщо є неотектонічна активність, то повинне бути і джерело енергії, яке її викликає. Для висвітлення цієї проблеми розглянемо умовну модуль осадової товщі, у якій має місце чередуння флюїдотривких (глин, солей та т.п.) та флюїдопроникних (пісків, піщаників, доломітів) горизонтів, останні слід розглядати як колектори, у межах яких можливе накопичення води, нафти та газів (рис.5).

Припустимо, що в осадовій товщі в наслідок дії якихось процесів утворилася ембріональна складка, яка на початковому етапі розвитку була заповнена водою. У цей час у її межах діє наступна група геостатичних та гідростатичних сил (рис.5): РВ — вага осадових верств, які знаходяться вище перекриття (флюїдотривкого горизонту) — Рссила пружності гірських порід, які знаходяться нижче перекриття, і, яка виникла в результаті дії ваги верхніх горизонтів. Ці дві сили є рівними за абсолютною величиною, але має протилежний напрямокРg — гідростатичний тиск, що дії зверху на перекриттяРz — гідростатичний тиск у колекторі. За наявності цих сил, умовою стабільності структури є наступне рівняння РВ+Рс=Рg+Рz (1).

Логічно припустити, що порушення цієї рівноваги призведе до активізації структури. В залежності від причин її порушення структура почне або опускатися, або підніматися. Розглянемо які причини можуть порушити встановлену рівновагу. Теоретично ними можуть бути: 1) зміна питомої ваги води у структурі (наприклад, за рахунок зміни ступеню мінералізації, або температури) — 2) заміщення води нафтою або газом, питома вага яких значно менша, від питомой ваги води- 3) зняття статичного навантаження на структуру в результаті ерозії земної поверхні, або за рахунок техногенної діяльності. Перші два чинники мають одну й ту ж саму фізичну основу. Зміна питомої ваги води, що виповнює структуру або її заміна більш легкими нафтою або газом призводить до утворення додаткового тиску, величина котрого визначається за формулою.

(2).

де — додатковий тискh — початкова висота структури- - питома вага води- -питома вага вуглеводнів.

У певний час геологічного розвитку починається міграція вуглеводнів, яка призводить до заміщення води в ембріональних структурах більш легкими вуглеводнями і виникнення додаткової сили — надлишкового тиску, вектор якої скерований догори. Внаслідок появи додаткової сили відбувається порушення початкової рівноваги і починається ріст структури. Амплітуда зміни висоти структуру орієнтовно може бути визначена за формулою.

(3).

де — амплітуда приросту висоти структури- -середнє значення питомої ваги гірських порід.

Найбільш яскраво вплив нафтогазоносних структур на деформації денної поверхні в умовах аридного клімату, де поверхневі процеси зведені до мінімуму і де деформації на довгий час залишаються законсервованими. Як приклад на рис. 6 наведені деформації денної поверхні на родовищах Узень та Жетибай (Казахстан).

В інших кліматичних умовах наявність цих деформацій впливає на локалізацію таких ландшафтних процесів, як карстоутворення, еолоутворення, формування суфозій та інших. Сформовані таким чином локальні ландшафтні аномалій, як вже відмічалося, можуть досить легко виділятися дистанційними методами.

4. Порівняння з іншими методами У порівнянні з іншими схожими методами, наприклад таким як метод вивчення природного електричного поля, даний метод має декілька переваг:

1. 1.На відміну від традиційних методів електророзвідки він не потребує контактний вимірів з застосування проводів та електродів;

2. 2.Виміри напруженості електростатичного поля проводяться двома приладами, один з яких встановлюється на базовій точці (за межами контуру покладу), що дозволяє отримувати реальну порівняльну характеристику змін напруженості. Ці дві відмінності дозволяють уникнути впливу часових осциляцій напруженості електричних полів, викликаних добовими зміна стану атмосфери, і виявити зміни у будові електростатичного поля, які обумовлюються геологічними чинниками, зокрема покладами нафти та газу.

3. 3.У додатку 1- наведено приклад, як недооцінка результатів електрометричних досліджень призводить до зайвих втрат.

Додаток 1а та 1б фрагмент структурної карти та профілю напруженості електростатичного поля (роботи 1990року). На час проведення електрометричних робіт структура біла досліджена сейсмікою, геохімічними та дистанційними методами. Всі вони дали позитивний прогноз. Електрометричні дослідження показали наявність від'ємної аномалії, що свідчило про безперспективність структури. Буріння підтвердило цей прогноз.

В додатку 2 наведений приклад електрометричних досліджень (1989р). На профілях напруженості електростатичного поля добре виділяється позитивна аномалія, яка за своїми параметрами відповідає аномаліям над покладами вуглеводнів. На час проведення робіт на структурі біло вже пробурені біля десятка свердловин.

В додатку 3 наведені результати електрометричних досліджень на Прокопенківській площі. Свердловина 1 в експлуатації з початку 70-х. Після того, на час проведення електрометричних досліджень пробурені свердловини 11 та 12, які виявилися пустими. Ще пізніше пробурена свердловина 6, яка теж виявилася пустою та ще одна свердловина (номер не знаю) на захід від ділянки. Вона теж була пустою. Недоцільність цих бурових робіт очевидна з результатів електрометрії.

Теж саме відбулося на Маківському родовищу та ряду інших.

В додатку 4 наведено приклад використання результатів електрометричних досліджень на ділянці Тихово (Польща). На час проведення робіт було пробурені дві свердловини — Тихово 1 та 2. Перша з газом, другапуста. В бурінні була свердловина 3. Електрометричні дослідження показали, що на даній ділянці є декілька незначних за розміром позитивних аномалій які, відповідають покладам вуглеводнів. Був зроблений прогноз про відсутність продукції в свердловині 3. Прогноз підтвердився. Результати електрометричних робіт були враховані при прийнятті рішення про недоцільність подальшого буріння на цій ділянці. Ш таких прикладів можна б було навести ще багато. Деякі підсумки перевірки бурінням результатів електрометричних робіт наведено в таблиці додатку 5. Як видно з таблиці тільки в трьох випадках з п’ятнадцяти, прогноз зроблений на підставі електрометричних досліджень не підтвердився. Тобто процент достовірності складає 80%.

Додаток 1.

Додаток 1а.

Додаток 2.

Додаток 2а.

Додаток 3.

Table 1. Порівняння результатів електрометричних досліджень з даними буріння, виконаного після їх проведення (станом на 09. 2000) (Дані перевірки виконані Торунським відділенням Геонафти, є завірена копія).