Методы геологических и геофизических исследований

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

геологический нефть газ месторождение

Введение

1. Методы геологических исследований

2. Геохимические методы

2.1 Газовый метод

2.2 Микробиологический метод

3. Методы геофизических исследований

3.1 Гравиметрическая разведка

3.2 Магнитная разведка

3.3 Электроразведка

3.4 Сейсмические методы разведки

4. Радиометрические исследования

5. Буровые работы

Заключение

Список использованных источников

Введение

Геологоразведочные работы -- комплекс различных специальных геологических и других работ, которые производятся для обнаружения и подготовки к промышленному освоению месторождений полезных ископаемых. Они включают в себя изучение закономерностей размещения, условий образования, особенностей строения, вещественного состава месторождений полезных ископаемых с целью их прогнозирования, поисков, установления условий залегания, предварительной и детальной разведки, геолого-экономической оценки и подготовки к промышленному освоению.

Геологоразведочные работы на нефть и газ проводятся с целью выявления месторождений нефти и газа, изучения их геологического строения, определения промышленной ценности, оценки запасов и подготовки к разработке залежей нефти и газа. Для решения этих задач в процессе геологоразведочных работ осуществляется комплекс различных геологических, геофизических и геохимических исследований и производится бурение скважин. Эти работы выполняются в определенной последовательности. На различных стадиях геологоразведочного процесса применяются соответствующие методы исследований и бурятся скважины, имеющие определенное назначение.

Общий принцип геологоразведочных работ -- комплексное ведение работ, т.е. наряду с поисками и разведкой основных видов полезных ископаемых также изучаются все сопутствующие минеральные компоненты, выясняются возможности их утилизации.

1. Методы геологических исследований

Геологические исследования нефтегазоносных территорий начинаются обычно с маршрутных съемок. Затем приступают к площадной геологической съемке. Наиболее перспективные районы, где ожидается открытие нефтяных или газовых месторождений, картируются структурно-геологической съемкой.

Маршрутные геологические исследования проводятся для новых территорий. Маршруты обычно выбираются по наиболее доступным направлениям, в то же время пересекающим местность с хорошей обнаженностью коренных пород. Как правило, маршрутная геологическая съемка проводится по крупным рекам и их притокам. По данным маршрутной съемки составляется схематическая геологическая карта, на которую наносятся все выявленные в процессе маршрутных исследований нефтегазопроявления.

При геологической съемке на местности изучаются все выходы коренных пород; описываются обнажения; измеряются углы падения и азимуты простирания пластов, толщ; отбираются образцы горных пород, нефти, газа и битума для ла6ораторных исследований. В результате геологической съемки строится геологическая карта. Эта карта представляет собой графическое отображение распространения на дневной поверхности различных по возрасту отложений. Такая карта строится на топографической основе. Одновременно с геологической картой составляется нормальный разрез отложений, строятся профильные геологические разрезы, литологические карты, карты полезных ископаемых и др.

Для более точного определения структурного плана залегания горных пород и детального картирования антиклиналей, куполов и других положительных форм применяют структурно-геологическую съемку. При структурно-геологической съемке с помощью геодезических инструментов (теодолита, мензулы, нивелира и др.) во многих пунктах картируемой площади определяются отметки залегания наиболее хорошо прослеживаемых пластов. По маркирующим пластам строятся структурные карты (Рисунок 1) При структурно-геологической съемке особое значение имеет выбор маркирующего или опорного горизонта. Он должен четко выделяться в разрезе и хорошо прослеживаться по всей площади съемки.

Геоморфологическое картирование входит как обязательный элемент в комплексную геологическую съемку. Основное внимание уделяется формам рельефа. Этот метод позволяет решать задачу поиска антиклинальных структур, скрытых под молодыми отложениями.

Рисунок 1. Пример структурно-геологической карты

2. Геохимические методы

Задачей геохимических методов является установление наличия или отсутствия залежей нефти и газа на основе геохимических исследований слоев, залегающих относительно близко от дневной поверхности. Эти исследования можно произвести при газовой и микробиологической съемках.

2.1 Газовый метод

В основу газовой съемки положена возможность вертикальной миграции газов и паров жидких углеводородов из нефтяных и газовых залежей через толщу пород до земной поверхности путем фильтрации и диффузии.

На первом этапе внедрения газовой съемки ее методика заключалась в отборе проб подпочвенного воздуха с глубины 2--3 м. В дальнейшем стал проводиться отбор образцов пород с той же глубины с последующей их дегазацией. На основе полученных аналитических данных строятся карты газонасыщенности пород для выявления газовых аномалий.

По мере накопления материалов газовой съемки было установлено, что в различных геологических условиях интенсивность миграции углеводородов неодинакова. В сейсмоактивных районах газовые аномалии выражены более четко. Там, где проникновение газов в верхние слои затруднено, газовые аномалии становятся нечеткими или мало отличными от фона, и обнаружить их можно лишь на более глубоких уровнях разреза. Это привело к необходимости разработки глубинной газовой съемки, названной скважинной газометрией. При скважинной газометрии производят систематический отбор проб промывочной жидкости. Глубина исследования газонасыщенности разреза определяется для каждого района с учетом особенностей его строения и составляет 150-- 600 м.

2.2 Микробиологический метод

Микробиологический метод основан на способности определенных групп микроорганизмов потреблять углеводороды, окисляя их и используя энергию окисления для своей жизнедеятельности. Бактерии расселяются всюду, где имеются углеводородные газы, т. е. в почвах, коренных породах в водах водоносных горизонтов, располагающихся выше нефтяных или газовых залежей. Исследования подземных вод и образцов пород, взятых из скважин, показали, что процессы микробиологического окисления углеводородных газов наиболее активно протекают вблизи земной поверхности.

Одним из видов геохимических работ является водная съемка, при которой объектом изучения служат грунтовые и пластовые воды. Сущность метода заключается в стерильном отборе и последующем анализе проб воды.

При более детальных исследованиях применяется грунтовая съемка, основанная на отборе и последующем анализе образцов подпочвенных отложений на присутствие бактерий, окисляющих метан, пропан и бухан. Скважины размещаются по профилям, ориентированным вкрест предполагаемого простирания структур. Обычно расстояние между профилями устанавливается от 500 м до 2 км, а между скважинами по профилю -- 100-500 м и более.

Конечная задача микробиологических исследований независимо от различий их методики и техники заключается в том, чтобы, во-первых, выявить на площади съемки участки с аномальными значениями углеводородных показателей и, во-вторых, определить возможную связь этих аномалий с промышленными залежами нефти и газа.

3. Методы геофизических исследований

Методы геофизических исследований при поисках залежей нефти и газа и при изучении геологического строения нефтегазоносных областей основаны на изучении и анализе физических полей, отражающих различные особенности строения земной коры. При геофизических исследованиях изучаются естественные поля земной коры -- магнитное, гравитационное, тепловое, радиоактивное, а также электрические и упругие свойства пород. На использовании естественных полей основаны методы гравиразведки, магниторазведки и электроразведки (теллурических токов), а также геотермия и радиоактивный каротаж. Электрические и упругие свойства пород изучаются в искусственном поле, возбужденном специальными техническими средствами. На изучении искусственного поля основаны сейсморазведка и электроразведка. Разрешающая способность этих методов выше по сравнению с методами, основанными на изучении естественных полей.

3.1 Гравиметрическая разведка

Гравиметрический метод разведки основан на изучении поля силы тяжести специальными приборами -- гравиметрами. По данным гравиметрической разведки составляется карта гравитационного поля в изаномалах. На гравиметрических картах различают максимальные и минимальные аномалии силы тяжести и зоны повышенных градиентов, соответствующие на карте сгущениям изаномал (Рисунок 2).

Аномалии гравитационного поля связаны с распределением массы относительно легких и тяжелых пород. Подъем границы менее плотных пород в среде более плотных определяет минимум силы тяжести; погружение этой границы -- максимум.

Гравитационное поле следует рассматривать как сумму аномальных полей, вызванных различными факторами. Это обусловливает сложность геологического чтения гравитационных карт. Для правильной их интерпретации необходимо привлекать другие виды исследований - магниторазведку, сейсморазведку, глубокое бурение и др.

Рисунок 2. Гравиметрическая карта территории с соляными куполами

3.2 Магнитная разведка

Магнитометрический метод основан на изучении аномалий геомагнитного поля. Эти аномалии обусловлены различными магнитными свойствами горных пород в земной коре. Формирование аномального поля связано с магнитной неоднородностью пород кристаллического фундамента, так как осадочная толща не содержит в своем составе магнитовозмущающих пород. В настоящее время обычно производят аэромагнитную съемку. (Рисунок 3)

Приборы для замера магнитного поля называются магнитометрами. Замеры производят непрерывно по строго ориентированным маршрутам полета самолетов. Обычно съемка выполняется в масштабе 1:200 000. На картах аэромагнитной съемки аномальное геомагнитное поле отображается изолиниями равных значений вектора напряженности.

Рисунок 3. Пример карты аэромагнитной съемки

При большой мощности осадочной толщи в геосинклинальных и краевых прогибах геомагнитное поле становится однообразным.

Геомагнитные аномалии в прогибах обычно отражают основные интрузии, интенсивно проникающие в осадочный чехол. В большинстве случаев они располагаются в виде цепочки. На платформе магнитные аномалии, как правило, группируются в сложные системы, по которым можно расчленить фундамент на блоки.

По материалам магнитной съемки можно достаточно надежно рассчитать глубины залегания магнитовозмущающих тел. Это дает представление о мощности осадочного чехла. Магнитометрические карты могут также дать ценный материал для изучения структурных форм осадочного чехла. По элементам внутренней структуры фундамента и глубине его залегания можно выделить антеклизы, синеклизы, своды, валы и региональные флексуры.

Гравиметрические и магнитометрические наблюдения используются при составлении тектонических схем крупных регионов.

3.3 Электроразведка

При электроразведке объектами исследования являются горизонты, сложенные соленосными сульфатными и карбонатными породами. Эти породы отличаются высоким сопротивлением. Объектом исследования также может быть поверхность кристаллического фундамента.

При электроразведке изучаются как естественное, так и искусственное электромагнитные поля.

Естественное электромагнитное поле используется при магнитотеллурическом методе или методе теллурических токов (ТТ) и при магнитотеллурическом профилировании (МТП) и зондировании (МТЗ). При этих методах изучается переменное поле напряженности так называемых теллурических токов, природа которых связана с активностью солнечного излучения. Метод теллурических токов позволяет оценить глубину залегания фундамента и мощность осадочного чехла.

Приподнятое положение высокоомных горизонтов характеризуется максимумом напряженности токов, погружение их соответствует минимуму. Этот метод можно использовать для выявления и картирования локальных поднятий низко-проводящих горизонтов.

Методы вертикального и дипольного зондирования (ВЭЗ и ДЭЗ) электропрофилирования основаны на изучении искусственно создаваемых с помощью постоянного тока полей. Эти методы применяются как при региональных исследованиях, так и при выявлении и картировании локальных структур. Они дают хорошие результаты, когда опорные электрические горизонты высокого сопротивления залегают на относительно небольших глубинах -- до1 км.

3.4 Сейсмические методы разведки

Сейсмические методы разведки основаны на изучении характера распространения упругих волн в толще пород. Они возбуждаются с помощью взрывов, а также с помощью невзрывных источников (диносейсами и вибросейсами) и регистрируются специальными приборами -- сейсмографами. Методы сейсморазведки различаются по видам используемых волн. При одном из них регистрируются волны, отраженные от границ пород с различной акустической жесткостью, при втором -- преломленные волны. Первый называется методом отраженных волн (MOB), второй -- корреляционным методом преломленных волн (КМПВ).

Метод отраженных волн используется для изучения поверхности отражающих границ в осадочном чехле и дает возможность выявлять и картировать различные структурные формы в осадочной толще. Корреляционным методом преломленных волн изучается поверхность фундамента и более глубоких разделов земной коры. Он используется главным образом для региональных исследований.

Сейсмические наблюдения проводятся по сетке профилей. В тех случаях, когда на изучаемой территории нет выявленных другими видами исследований поднятий, сейсмические профили располагаются по редкой сетке и затем сгущаются в зонах намечающихся положительных структурных форм. Для детальных исследований применяется сетка с расстоянием между профилями 2--3 км. Основная часть профилей ориентируется вкрест простирания предполагаемых или выявленных структур.

В настоящее время большинство полевых исследований проводится с группированием сейсмоприемников или взрывных скважин. Широко применяются многократные наблюдения по профилям (метод общей глубинной точки -- МОП). Для сложно построенных районов со значительными углами падения пород применяются метод регулируемого направленного приема (МРНП) и голография (изучение пространственного распространения волн).

Для повышения точности сейсморазведки у нас в стране внедрены сейсмические станции с магнитной записью, созданы цифровые сейсмические станции и при обработке сейсмического материала используются электронно-вычислительные машины.

Следует указать, что сейсморазведка по разрешающей способности, глубинности исследования и многообразию решаемых геологических задач занимает первое место среди геофизических методов.

4. Радиометрические исследования

Радиометрия основана на изучении излучений горных пород и почв, которые обусловлены распадом в основном естественных радиоактивных элементов семейств урана и тория, а также радиоактивного изотопа калия.

Как правило, залежи нефти и газа отражаются в закономерном снижении гамма-активности поверхностных отложений. Природа радиометрических аномалий над месторождениями нефти и газа до сих пор не выяснена.

Естественные радиоактивные элементы содержатся в почвообразующих породах и почвах в очень небольших (кларковых) количествах, регистрация их излучения требует создания высокочувствительной и точной аппаратуры.

Начальным этапом радиометрических исследований является площадная аэрогамма-спектрометрическая съемка. Для проведения съемки используются станции типа АСГ-48, которые монтируются на самолетах, а также ряд дополнительных приборов -- радиоальтиметр, курсограф и др. Наиболее рациональный масштаб съемки 1:100 000 или 1:50 000.

Следующим этапом исследований являются наземные автогамма-спектрометрические работы с помощью станций АГС-ЗМ, устанавливаемых на автомашинах. Наземные работы сопровождаются отбором образцов на точках наблюдения для последующих контрольных химических определений радиоактивных элементов.

Для обработки результатов гамма-спектрометрических исследований широко используется современная вычислительная техника. Результаты съемок изображаются в виде карт изосодержания урана (радия), тория, калия и торий-уранового (радиевого) отношения.

5. Буровые работы

Глубокие скважины в зависимости от задач бурения подразделяются на следующие категории.

Опорные скважины бурятся для изучения геологического строения и гидрогеологических условий крупных геоструктурных регионов с целью определения перспектив нефтегазоносности и выбора первоочередных направлений геологоразведочных работ.

Параметрические скважины бурятся для изучения глубинного геологического строения и сравнительной оценки перспектив нефтегазоносности возможных зон нефтегазонакопления, выявления наиболее перспективных районов для геологопоисковых работ, а также для получения необходимых параметров для интерпретации материалов геофизических исследований.

Применение картировочного бурения повышало точность структурно-геологической съемки, но не обеспечивало необходимой в постановке поискового глубокого бурения, особенно в платформенных областях с плохой обнаженностью коренных пород и небольшими углами падения пород. В связи с этим перешли на бурение более глубоких скважин для картирования площади по одному или двум горизонтам, хорошо прослеживаемым на всей площади исследования. Скважины, которые стали бурить для составления структурных карт по маркирующим горизонтам, залегающим на значительной глубине, получили название структурных.

В зависимости от геологического строения картируемой площади и глубины залегания маркирующего горизонта определяются глубина структурных скважин, их число и размещение на площади. Глубина структурных скважин обычно от 100 до 800 м. Скважины располагаются рядами вкрест простирания структуры.

Для постановки структурного бурения используются данные структурно-геологической съемки. В первую очередь, структурным бурением разбуриваются выявленные структурно-геологической съемкой положительные структурные элементы. Основное число структурных скважин бурится в приподнятых участках для уточнения местоположения свода или осевой линии складки.

В сложно построенных районах структурное бурение комплексируется с сейсморазведкой или с геохимическими методами. При комплексировании структурного бурения с сейсморазведкой площадь, подготавливаемая к глубокому бурению, одновременно изучается сейсморазведкой по глубокозалегающим горизонтам и структурным бурением до первой жесткой границы. В этом случае по скважинам определяются структурное положение жесткой границы и скоростная характеристика, расположенной выше этой поверхности толщи пород. Это дает возможность более точно закартировать сейсморазведкой структурный план по основным горизонтам, на которые в дальнейшем будет вестись поисковое бурение.

При комплексировании структурного бурения с геохимическими методами поисков в структурных скважинах выполняются специальные геохимические исследования. Наиболее эффективно комплексировать структурное бурение с газовой съемкой.

Поисковые скважины бурятся на площадях, подготовленных геологопоисковыми работами с целью открытия новых месторождений нефти и газа. Поисковые скважины закладываются также на ранее открытых месторождениях для поисков новых залежей нефти и газа.

Разведочные скважины бурятся на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью для подготовки залежи к промышленной разработке.

Эксплуатационные скважины бурят для разработки залежей нефти и газа. Они подразделяются на собственно эксплуатационные (предназначены для извлечения нефти и газа из залежи), оценочные, нагнетательные и наблюдательные.

Заключение

Геологоразведочные работы на нефть и газ проводятся с целью выявления месторождений нефти и газа, изучения их геологического строения, определения промышленной ценности, оценки запасов и подготовки к разработке залежей нефти и газа.

Существующие методы геологоразведочных работ позволяют решать обширный круг геологических задач. Для повышения эффективности этих работ на различных этапах и стадиях геологоразведочного процесса отдельные методы комплексируют друг с другом, а также комплексное ведение работ, т.е. наряду с поисками и разведкой основных видов полезных ископаемых также изучаются все сопутствующие минеральные компоненты, выясняются возможности их утилизации. Под рациональным комплексом геологоразведочных работ понимается такое сочетание и такая последовательность проведения отдельных видов геологических и геофизических исследований, а также буровых работ, которые обеспечивают надежное, быстрое и экономичное решение задач геологоразведочного процесса. На каждом этапе работ (региональном, поисковом и разведочном) оптимальный комплекс методов может состоять из различного сочетания геолого-геофизических методов.

Список использованных источников

1. Губайдуллин М.Г. Краткий курс геологии нефти и газа. Учебное пособие.

2. Архангельск: изд-во АГТУ, 2009.

3. Шахов Л.И. Общая нефтяная и нефтепромысловая геология. Методическое пособие. г. Бузулук, 2009 год.

4. [http://www.mining-enc.ru/g/geologorazvedochnye-raboty/].

5. [http://oilloot.ru/77-geologiya-geofizika-razrabotka-neftyanykh-i-gazovykh-mestorozhdenij/383-etapy-i-stadii-geologorazvedochnykh-rabot].

Размещено на Allbest.ru