Морская нефтегазопоисковая геохимия – прошлое, настоящее, будущее.

Г. Л. Корюкин, Л. М. Зорькин, Е. В. Стадник

(ВНИИгеосистем) г. Москва.

В В Е Д Е Н И Е

         В настоящее время морская нефтегазопоисковая геохимия переживает второе рождение. Повышенный практический интерес к внедрению в производство геологоразведочных работ (ГРР) геохимического прогнозирования и поисков месторождений нефти и газа (ГПНГ) на акваториях не случайны. Это закономерный итог более чем 60-летней истории ее развития, когда периоды оптимистических прогнозов и уверенности во всемогуществе ГПНГ на акваториях, сменялись годами неверия, разочарования, и даже полного забвения.

         Однако, как показала практика работ, проведенных в разные годы на различных акваториях РФ и за рубежом, результативность морских ГПНГ очень высокая и достигает 85-100 %.

         Поэтому производственный  и научный интерес к морским ГПНГ по-прежнему велик. Это связано также и с тем, что Россия обладает огромным потенциалом углеводородного сырья, залегающего в недрах обширных морских периферий, площадь которых составляет 6,3 млн. км², в том числе перспективных на нефть и газ – 4,0 млн. км². Суммарные прогнозные ресурсы углеводородов (УВ) шельфовых областей РФ достигает 133 млр. т, из которых извлекаемые ресурсы оцениваются почти в 100 млр. т.

         Однако востребованность этого значительного потенциала России сдерживается крайне низкой степенью изученности морских нефтегазоносных бассейнов (НГБ).

         Особое значение морские ГПНГ приобретают в труднодоступных и экстремальных условиях Арктики, где производство морских геологоразведочных  работ (ГРР) на нефть и газ сопряжено с огромными материальными затратами.

         В то же время, применение здесь относительно дешевых, экспрессных и достаточно информативных морских ГПНГ, может дать ценную информацию о нефтегазоносности, как региональных, так и локальных объектов.

         Кроме того, морские ГПНГ могут успешно применяться в районах с малыми и предельно малыми глубинами моря (общая площадь которых только в РФ составляет более 800 тыс. км²), где традиционные геофизические исследования малоэффективны, а практический интерес к этим территориям огромный, так как большинство мелководных районов расположены в районах акваториальных продолжений известных нефтегазоносных провинций континентов.

         Комплексное использование морских ГПНГ, вместе с геофизическими исследованиями может привести к существенной оптимизации всего процесса на нефть и газ, в том числе в условиях Арктики и районах мелководий.

         Основные положения теории геохимических поисков нефти и газа были впервые сформулированы В. А. Соколовым в начале 30-х годов. Они базировались на представлениях о субвертикальной миграции углеводородов из газонефтяной залежи. Впоследствии научные идеи В. А. Соколова были развиты и усовершенствованы   П. Л. Антоновым,  О. В. Барташевич,    А. А. Геодекяном, Л.М. Зорькиным,  С. Л. Зубайраевым,  И. В. Лопатиным,  Г. А. Могилевским, А. В. Петуховым,  Е. В. Стадником,  И. С. Старобинцем, М. И. Субботой и другими.  Опыт использования ГПНГ на суше послужил основой для разработки их морских модификаций. В истории развития геохимических исследований на акваториях можно выделить три этапа:

         Первый этап (1935-1956 г. г.) характеризуется зарождением отечественной морской геохимии, как поискового направления, разработкой и опробованием техники и методики геохимических исследований на акваториях, проведением первых геологических морских экспедиций, изучением геохимической специализации донных отложений и вод совместно с различными гидрографическими исследованиями (М. В. Кленова, 1931-1960; Ф. Соловьев,  Д. И. Лебедев, 1949-1953; М. И. Суббота, 1950 и другие).

         Несмотря на определенные достижения, достигнутые в этот период, морские ГПНГ не получили широкого применения. Отрицательно сказалось отсутствие специализированной техники, радиогеодезической привязки, высокочувствительной аппаратуры. Работы на первом этапе способствовали накоплению богатейшего фактического материала.

         Второй этап (1956-1980 г. г.) характеризуется бурным развитием морских нефтегазопоисковых геохимических и геофизических исследований, что является прямым отражением НТР в геологии. Это, в первую очередь, относится к непрерывным и дистанционным методам поиска: многоканальной сейсморазведке, геолокации, высокоточной гравиметрии, магнитометрии, электроразведке, многолучевому эхолотированию, спутниковым системам привязки, геохимическому профилированию с помощью станций "Сниффер" США, "Прогноз" МАГМАСС/ - РФ.

         Геохимические исследования в этот период проводятся в ИО АН СССР, КФ АН ОСОР, ИГАзССР, ВНИИЯГГ, ВНИИГАЗ, ВНИГРИ, МГУ, ОГУ, НПО "Севморгеология" НПО "Южморгео", ВМНБО "Союзморгео". Следует отметить работы: по Черному и Каспийскому морям – А. А. Геодекяна,  В. И. Багирова,  В. Л. Бондарева,  Р. А. Гусейнова,  Ю. М. Григоренко,  Ф. Г. Дадашева, Л. М. Зорькина,  В. В. Круглякова,  Р. П. Кругляковой,  И. С. Старобинца,  Г. Г. Ткаченко,  С. Д. Талиева,  В. П. Шурупова,  Л. В. Чертковой и др.; по Баренцеву морю – В. И. Багирова,  В. Л. Бондарева,  А. И. Данюшевской,  Д. С. Яшина,  Г. Л. Корюкина и др.; по Азовскому морю – Ю. М. Григоренко,  М. М. Зубкова, В. А. Коноплева и др.; по Дальневосточным морям – А. А. Геодекяна,  В. Я. Троцюка,  А. И. Обжирова и др.

         В процессе работ высоко оценены возможности использования морских ГПНГ для поисков нефти и газа. В то же время существенное отставание теоретических основ и техники геохимических исследований от задач практики, привело к доминированию морских сейсмических методов прогноза скоплений углеводорода. Вследствие чего, с одной стороны – резко сокращается объем исследований, а с другой – ведется усиленный поиск и разработка новых перспективных методов и направлений.

         Третий этап, начавшийся в 80-е годы, отличается тем, что на фоне общего спада морских ГПНГ резко усиливается внимание исследователей к вопросам комплексирования, к изучению пространственного распределения различных геофизических и геохимических параметров, обусловленных воздействием геологических объектов разного масштаба и уровня. Развитие морских нефтегазопоисковых методов идет по пути создания новых дедуктивных направлений исследований: сейсмостратиграфии, многомерной сейсморазведки, прямых геофизических и геохимических методов, что дало новый подъем применению ГПНГ на акваториях.

         Современные морские геохимические работы осуществляются на основе новейших теоретических, экспериментальных, методических, аппаратурных разработок с позиции системного подхода и базируются на представлениях об онтогенезе процессов генерации, аккумуляции и диссипации УВ при формировании геохимических и геофизических полей над скоплениями нефти и газа. Областями геохимического зондирования на современном этапе могут быть все природные среды: космос – воздух – земля (акватория) – скважина. В настоящее время развитие морских ГПНГ характеризуется тремя основными направлениями:

-         картирование нефтегазопроявлений в водной толще;

-         изучение донных отложений и придонных вод;

-         развитие теоретических основ органической геохимии применительно к акваториальным бассейнам.

Значительный вклад по разработке и реализации указанных направлений морских ГПНГ внесли ведущие научно-исследовательские организации такие, как ИО АН СССР, ВНИИ "Океангеология", "НИИМОРГЕОФИЗИКА" и другие. В работах А. А. Геодекяна,  Л. С. Грамберга,  А. И. Данюшевской,  Е. Г. Бро,  О. К. Баженовой,  Ю. М. Григоренко,  Г. Д. Гинсбурга,  Р. П. Кругляковой,  В. В. Круглякова,  Г. Л. Корюкина,  А. И. Обжирова,  З. З. Ронкиной,  С. Д. Талиева,  В. Я. Троцюка,  Д. С. Яшина,    M. J. Davidson,    

D. Z. Oechler,  W. C. Sidle,  J. J. Sigalove,  J Krason и других наиболее полно отражены последние достижения геохимических поисков месторождений нефти и газа на акваториях.

         В области картирования подводных нефте-газопроявлений наиболее существенные результаты при нефтегазопоисковых исследованиях достигнуты с помощью многоканальных аналитических комплексов, установленных на борту судна, и позволяющих проводить геохимические работы в комплексе с геофизикой. К такой станции относится "Sniffez" (США). Станция позволяет непрерывно картировать геохимические поля концентраций в водной толще на различных горизонтах опробования (по следующим параметрам – CH₄, C₂H₆, C₃H₈, C₄H₁₀, SУВ), а также производить измерения солености, температуры морской воды и рельефа морского дна (В. П. Берсенев и др., 1986).

         Используемая аппаратура позволяет определять содержание газа с точностью до 1х10^-10 мл на литр морской воды для углеводородов С¹-С⁴ и 5х10^-13 мл/л – для С₃-С₈. Одно судно за месяц выполняет около 4000 км профилей (И. И. Хведчук и др., 1988).

         Съемка ведется при скорости судна около 11 км/час при глубине воды до 1000 м.

         В результате выполненных исследований с использованием газовых анализов типа "SNIFFER", были выявлены многочисленные нефте-газо-проявления (Дж. Хант, 1982) в Мексиканском заливе, на Арктическом побережье Аляски и т. д. Все нефтяные компании и лаборатории, использующие газовые анализаторы, сообщают о корреляции морских нефте-газо-проявлений с разломами, сейсмическими аномалиями, грязевым вулканизмом и месторождениями УВ.

         За 12 лет геохимических исследований, выполненных по методике "SNIFFER" в пределах 123 районов, отработано более 1 млн. км профилей. 55 из этих районов оценены бурением, что позволило сделать заключение о высокой надежности данного метода (И. И. Хведчук и др., 1988).

         В 70-х годах в СССР был создан отечественный аналог "SNIFFER" – геохимическая станция "Прогноз" (разработчик ВНИИМоргеофизика).

         С помощью станции "Прогноз" гидрогазосъемочные исследования проводились в Черном, Азовском, Каспийском, Баренцевом и Дальневосточных морях. Картирование полей концентраций суммы УВ (S УВ), растворенных в приповерхностном слое водной толщи, показало определенную эффективность метода непрерывной гидрогазосъемки.

         Для изучения распределения УВ в водной толще на борту судна также использовался комплекс аппаратуры МАГМАСС-1 для непрерывного отбора исследуемой воды, высоковакуумной дегазации и масспектро-метрического анализа газа в динамическом режиме (А. В. Гончаров и др., 1982). При этом регистрируется следующий состав газа: H₂, He, N₂, O₂, Ar, CO₂, CH₄, C₂H₆. Дискретность определений 200 с. При сокращении времени регистрации до 20-10 с, отмеченный комплекс может успешно применяться для решения нефтегазопоисковых задач.

         В 80-е годы разрабатываются новые методы дистанционных геохимических съемок. Перспективными направлениями экспрессной оценки нефтегазоносности суши и акваторий в настоящее время являются: гидрогазовые методы (Hydrochem Surveys International, Англия); аэровысотные методы с применением лазерных анализаторов (И. Я. Скляренко, 1979, 1982; В. М. Гридин, 1986; Д. С. Власов И ДР., 1986); аэровоздушная ртутная съемка (А. П. Крылов,  В. И. Грабенко,  В. М. Овсянников и др., 1980) и другие.

         Специализированные комитеты США, совместно с НАСА, проводят целый ряд дистанционных нефтегазопоисковых исследований: тепловые съемки с высокой разрешающей способностью и стереоохватом, радарные съемки, широкоспектральные системы термического сканирования, лазерную флюороскопию со спутников, вертолетов, самолетов. По данным геологической службы США, применение рассмотренных методов при поисках нефти и газа значительно увеличивает результативность работ.

         Начиная с 60-х годов, широкое распространение получили методы геохимических съемок акваторий по донным отложениям и придонным водам, в разработке этих видов исследований принимал участие целый ряд производственных и научных организаций как в нашей стране (НПО "Южморгео", "Севморгеология", ВНИИЯГ, МГУ, ОГУ, ВНИГРИ, ВНИИГАЗ, ИО АН СССР, ИГ АН АзССР, ИГ Кольского филиала АН СССР), так и за рубежом (фирмы "Жеосервис", "Oljedirektoratet", "Yulfoil Corporation", Французский Нефтяной институт и др.). В результате проведения морских ГПНГ за последние 20 лет были разработаны вопросы методики отбора, хранения , дегазации и анализа морских проб (А. А. Геодекян и др., 1978; Л. В. Черткова, 1973; И. С. Старобинец, 1976); качественного и количественного распределения УВ и неуглеводородных газов и битумоидов в вертикальном разрезе донных осадков (Л. М. Зорькин,  В. И. Багиров, 1974, 1976; В. И. Гуревич, 1979-1980; Г. Г. Ткаченко, 1972, 1975; А. И. Данюшевская и др., 1973, 1980; Л. В. Черткова и др., 1972, 1973); вопросы взаимосвязи газовой фазы с литологическим составом донных отложений, с содержанием в последних органического вещества (ОВ) и с интенсивным развитием биохимических процессов в изучаемых средах (А. А. Геодекян,  В. Я. Троцюк, 1980; С. Д. Талиев и др., 1982; В. И. Гуревич, 1980; А. А. Данюшевская,  Д. С. Яшин, 1980 и другие).

         Из  зарубежных работ следует отметить геохимические исследования в Мексиканском заливе (Дж. Франк, 1970; С. Т. Карлайл, 1975), на шельфе Аляски (К. А. Кленволд, 1981), в Северном море (В. Фабер, 1982), в Баренцевом море ("Olijedirektoratet", 1976; М. Бьорой,  П. Б. Холл, 1983), а также геохимическиеисследования, проведенные по программе "Гломар Чедленджер" в Мировом океане. В процессе морских ГПНГ высоко оценены возможности использования геохимической съемки по донным отложениям и придонным водам.

         Исследования, проведенные над нефтяными и газовыми месторождениями, а также над грязевыми вулканами на акваториях Каспийского, Черного, Баренцева морей (В. И. Багиров,  В. Л. Бондарев и др., 1975; Г. Г. Ткаченко, 1975; Л. В. Черткова, 1973; Д. С. Яшин, 1980; Г. Л. Корюкин, 1986-1990) показали, что геохимические аномалии, установленные в донных отложениях и придонных водах, имеют миграционное происхождение и характеризуются специфическим набором газовых и битуминологических показателей, а также интенсивным развитием биохимических процессов (С. Д. Талиев и др., 1982).

         В. В. Бернанд и др. в 1977 году разработали геохимические показатели, позволяющие различать биогенные газы и газы нефтяных и газовых месторождений. Созданная ими модель геохимических аномалий позволяет различать тип газовой аномалии по отношениям: С₁/(С₂ + С₃) и значении d¹³C. В результате миграции УВГ отношение С₁/(С₂ + С₃) может применяться в пределах 10 – 10³, d¹³С от 35 до 50 %. У биогенных газов значение d¹³С изменяется – 55-85 %, а С₁/(С₂ + С₃) – 10³ – 10⁵. Газы с отношением С₁/(С₂ + С₃) < 10³ и величиной d¹³С < 50 % являются газами смешанного происхождения. О возможности использования геохимических показателей нефтегазоносности отмечается также в работах В. И. Багирова, 1975; В. И. Гуревича, 1980; Д. С. Яшина, 1980 и других.

         Методика биохимических исследований и ее роль в поисках морских месторождений нефти и газа отражены в работах С. Д. Талиева и др., 1976; И. К. Норенкова и др., 1975; А. В. Гончарова и др., 1982. Вопросы стадийности морских ГПНГ рассмотрены В. И. Багировым,  Л. М. Зорькиным (1977); Е. В. Стадником,  Г. Л. Корюкиным (1987). В основу производства геохимических исследований ими заложен 4-х стадийный технологический процесс, в рамках которого на первой, региональной стадии, осуществляется районирование крупных территорий, на второй, прогнозно-рекогносцировочной – выделение перспективных площадей, на третьей, поисковой – подготовка площадей к глубокому бурению, на четвертой – разведка и исследования керна и продуктивных отложений.

         В области теоретических исследований разрабатывается историко-генетический метод прогноза нефтегазоносности в применении к акваториям (А. А. Геодекян,  В. Я. Троцюк, 1980). Новый важный материал по изучению органического вещества (ОВ), углеводородных газов (УВГ) и битумоидов в донных отложениях получен в нефтегеологических  ИО  АН  СССР в Каспийском, Балтийском, Охотском, Японском, Баренцевом морях, а также в процессе морских экспедиционных работ геологогеофизического назначения: ВМНБО "Союзморгео", НПО "Океанология", НПО "Севморгеология", ИГ  АН  АзССР и др.

         К наиболее важным достижениям в области геохимических исследований на акваториях относятся следующие:

• исследованы особенности вертикальной зональности процессов нефтегазообразования в осадочно-породных бассейнах разного типа (А. А. Геодекян и др., 1980);
• установлена закономерная связь между уровнем развития процессов нефтегазообразования под акваториями и газовыми потоками, наблюдаемыми в донных осадках и придонных водах (В. Я. Троцюк, 1978);
• установлена прямая связь морских месторождений нефти и газа, грязевого вулканизма с выявленными над ними геохимическими и биогеохимическими аномалиями в донных отложениях и придонных водах (В. И. Багиров и др., 1975; Л. В. Черткова, 1973; С. Д. Талиев и др., 1982);
• сделаны первые попытки моделирования природных процессов нефтегазообразования на акваториях (А. А. Геодекян, 1980);
• разработаны и внедрены в производство различные технические средства герметичного отбора проб воды и грунта, а также системы их дегазации и лабораторного анализа (В. И. Авилов, 1985);

Анализ опубликованных в литературе данных показывает, что на современном уровне развития морских геохимических исследований использование газовых, битуминологических и биогеохимических методов ГПНГ является перспективным направлением поисков УВ скоплений на акваториях.

К настоящему времени достаточно разработаны теоретические основы морских геохимических методов, включающие вопросы теории геохимических полей (ГП); моделей формирования аномальных геохимических полей (АГП) над скоплениями УВ в различных геологических условиях; оптимальных комплексов поисковых показателей, раздельный прогноз для отдельных этапов и стадий ГРР на нефть и газ; комплексирования методов ГР с другими методами, в том числе геофизическими, на различных этапах и стадиях ГРР на нефть и газ; научного обоснования новых методов (использование геохимических съемок с сейсморазведкой, дистанционные виды исследований и др.) и традиционных видов и модификаций поисковых работ.

Предложенный В. А. Соколовым геохимический метод, применительно к акваториям, в течение времени обогатился другими видами геохимических исследований. Это, прежде всего, газогеохимическая съемка придонных вод, которая успешно реализована А. И. Обжировым на Дальневосточных морях, В. Л. Чертковой на Черном, Каспийском морях. Дальнейшее развитие получали нефтегазопоисковые геохимические работы на разных уровнях поискового  зондирования.  Это газовая съемка донных отложений. В. И. Багиров,  В. В. Кругляков,  Р. П. Круглякова,  Г. Г. Ткаченко,   Л. В. Черткова -  на южных акваториях; А. И. Данюшевская,  Г. Л. Корюкин,  Д. С. Яшин – на арктических акваториях; А. А. Геодекян,  В. Л. Бондарева,  - на Балтийском море; А. А. Геодекян,  В. Я Троцюка,  А. И. Обжирова – на Дальневосточных морях.

В 80-е годы разрабатывается  метод фитогеохимический  - по донным водорослям (Е. В. Стадник,  В. В. Кругляков).

Однако, широкое производственное применение геохимических методов, главным образом, газовой съемки, вскрыло существенные недостатки в методике и технике работ. Несовершенство газоаналитической аппаратуры показало необходимость проведения более глубоких теоретических исследований. К тому же, нефтегазопоисковые геохимические съемки выполнялись в отрыве от общего процесса ГРР на нефть и газ.

По указанным причинам, начиная с 1990 года, геохимические нефтегазопоисковые исследования при производстве морских ГРР практически не применялись.

Однако, невостребованность морских геохимических методов, в связи с распадом СССР, и последующей дезинтеграцией в топливно-энергетическом комплексе, при которой прирост запасов новых месторождений УВ не является приоритетным направлением исследований, привели к тому, что бюджетное финансирование на разработку нефтегазопоисковых геохимических методов и технологий было сведено к минимуму. В этих условиях целый ряд организаций свой геохимический потенциал реализует для решения широкого круга научных задач: по изучению распределения УВ газов придонных вод (А. И. Обжиров – Дальневосточные моря), по изучению природных газов донных отложений (В. В. Кругляков,  Р. П. Круглякова – Черное море; Г. Л. Корюкин,  В. П. Шурупов – Каспийское море) и т. д.

Тем не менее, все эти работы не прошли бесследно. В трудах А. А. Геодекяна,  В. И. Багирова,  Л. М. Зорькина,  Л. В. Чертковой,  Е. В. Стадника,  А. И. Обжирова,  В. Я. Троцюка,  В. А. Соколова,  П. Л. Антонова,  Г. А. Могилевского,  Ф. А. Алексеева,  М. И. Бальзамова,  Н. И. Мусиченко,  Ю. М. Юровского,  П. А. Левшунова, Л. И. Померанца,  Г. Г. Григорьева,  М. И. Субботы,  Э. Е Лондон,  П. М. Туркельтауба,  Б. П. Ясенева и многих других исследователей были разработаны важные вопросы теории и практики геохимических методов поисков нефти и газа. Они в значительной мере определили дальнейшее развитие геохимических методов в России и за рубежом.

Научные основы морской

нефтегазопоисковой геохимии

Теоретической основой развития морских ГПНГ послужили работы В. И. Вернадского. Идеи о важности геохимических процессов для газов верхних частей земной коры, о глубокой связи гидросферы и газов в геохимических превращениях, протекающих в недрах, отражены в его работах о природных газах земли.

Важнейшая роль в газовом режиме земной коры, по мнению В. И. Вернадского, принадлежит гидросфере. Он обратил внимание на существование в природе динамического равновесия: порода « вода « газ « живое вещество. Особенно им подчеркивалось единство природных вод и растворенных в них газов.  Он отмечал, что единая масса жидкой воды образует единое для всей планеты динамическое равновесие: природные газы « природные воды.

Природными газами и водами насыщается вся доступная непосредственному изучению часть земной коры. Они очень подвижны и всегда проникают друг в друга, взаимно определяют все свойственные им явления. Особенно отчетливо эта взаимосвязь проявляется в условиях акваторий во флюидо-динамических системах: водная толща – донные осадки – осадочные породы – продуктивные отношения. При этом доминирующую роль в этой многовековой, равновесной системе занимает водная оболочка Земли и ее неотъемлемая часть – природные газы.

         Мировой океан занимает 2/3 поверхности планеты, водная оболочка континентов составляет не более 5 % всей массы воды на поверхности Земли. Подземные воды присутствуют повсеместно. Гидросфера образует на нашей планете практически непрерывный, сплошной слой, и, по мнению А. П. Виноградова, вода создает устойчивую консервативную систему жидкой подвижной оболочки Земли, определяющую общие свойства верхней части осадочного чехла и поверхности планеты.

По мнению авторов, гидросфера (водно-газовая оболочка Земли) вместе с "микробактериальным фильтром", установленным Г. А. Могилевским, есть уникальное природное явление. Она является как бы защитным щитом всего живого на Земле против тепловых, газовых, физико-химических режимов на планете, осуществляющая утилизацию и перераспределение углеводородных составляющих глубинного "газового дыхания" Земли.

Кроме того, гидросфера является глобальным флюидоупором на пути миграционных газовых компонентов, в том числе и углеводородных газов (УВГ), субвертикальный поток которых осуществляется по различным дренирующим системам литосферы.

В то же время, современные теоретические основы нефтегазопоисковой геохимии опираются, с одной стороны, на явление парагенезиса субвертикальных зонально-кольцеобразных геофизических, геохимических и биогеохимических полей в осадочном чехле земной коры, а с другой – на теорию геохимического поля нефтяных и газовых месторождений.

Формирование геохимических полей – это сложный динамический процесс, в котором переплетены генерация, миграция, аккумуляция и диссипация УВ. Залежь нефти и газа можно рассматривать как аномальную неоднородность в геологическом пространстве, которая является постоянным источником термо-, баро- и концентрационных градиентных полей, обуславливающих интенсивный массоперенос, дифференциацию вещества и трансформацию естественных геофизических и геохимических полей в области залежи, а также на путях массопереноса. Причем, масштабы углеводородных флюидов и сопутствующих их элементов, мигрирующих из залежей УВ, как показали данные экспериментальных и лабораторных исследований, проведенных во ВНИИгеосистем, значительны. Они осуществляются в гораздо более короткие сроки, чем это предполагалось ранее. На непрерывность и масштабность этих процессов указывает нахождение УВ-газов на всех уровнях поискового зондирования морских НГБ: продуктивные отношения – осадочные породы – донные осадки – водная толща.

Таким образом, миграция УВ из залежей нефти и газа является объективным фактором, доказанным теоретическими и экспериментальными исследованиями. Диффузионные процессы универсальны и совпадают с временем начала формирования залежей. Однако, более интенсивно формируются геохимические аномалии при миграции УВ и других флюидов путем фильтрационного массопереноса по разным нарушениям, зонам трещиноватости и т. д. Многократному пульсирующему раскрытию и закрытию микротрещин, являющихся путями миграции флюидов, способствуют различные тектонические движения. Чем мобильнее участок земной коры, тем интенсивнее формируются геохимические аномалии над залежами нефти и газа. Например, над некоторыми нефтяными месторождениями о. Сахалина вблизи нарушений содержания метана и его гомологов в донных отложениях Охотского моря после сейсмических толчков существенно возрастали; наблюдалось также увеличение дебитов по ряду эксплуатационных скважин (Л. М. Зорькин и др., 1977).

Указанные факты в сочетании с данными различного моделирования являются доказательством непрерывности и масштабности миграции УВ из нефтегазовых залежей путем диффузионно-фильтрационного массопереноса вплоть до дневной поверхности и далее в атмосферу.

Особенности формирования геохимических полей протекают по-разному на различных уровнях геологического разреза пород надпродуктивного комплекса (НПК) морских НГБ.

В зависимости от различной проницаемости осадочных разрезов морских НГБ установлена вертикальная и горизонтальная зональность в распределении рассеянных газовых компонентов акваторий. А также, оценено полеобразующее влияние природных факторов на это распределение. При этом под природными факторами понимается совокупность внешних (климатических и гидрогеологических) и внутренних (геологических) агентов, оказывающих влияние на возникновение, сохранность и трансформацию аномальных геохимических полей (АГП) над скоплениями УВ.

При этом следует отметить, что специфические природные особенности акваторий, в частности, консервирующая роль морской соленой воды (особенно в зимние периоды года), по сравнению с сушей: низкая бактериальная активность, низкий уровень техногенных загрязнений, наличие газогидратных толщ и т. д., благоприятны для формирования и сохранности АГП в верхней зоне поискового зондирования.

Специфика геохимических процессов на акваториях позволяет в разрезе НПК морских НГП выделить:

Верхняя геохимическая зона (ВГЗ) – водная толща, наиболее подвержена воздействию внешних природных факторов. Характеризуется значительным водогазообменом, интенсивным развитием физико-химических процессов, играет, как консервирующую роль в отношении глубинных нефтегазопроявлений, так и является зоной транзита между литосферой и атмосферой для мигрирующих компонентов. Газонасыщенность водной толщи и состав растворенных в ней газов зависят от разгрузки недр, интенсивности биохимических процессов и степени влияния на ВГЗ гидро-метеорологических параметров.

Нижняя геохимическая зона (НГЗ) – донные осадки, литифицированные породы надпродуктивного комплекса осадочного чехла – более автономна. В ней доминирующую роль играют внутренние факторы (тектоника, подвижность и газоемкость подземной гидросферы, термодинамические условия). НГЗ характеризуется затрудненным газообменом, наличием скоплений УВ, перекрытых региональным флюидоупором.

Геохимическое поле представляет собой распределение концентраций ингредиентов (химических соединений, элементов, их изотопов) твердой, жидкой, коллоидной и газообразной фаз и физико-химических параметров среды в пределах некоторой части геологического пространства.

С позиции геохимических процессов значение имеют понятия о нормальном (НГП) и аномальном (АГП) геохимическом поле как основных их составляющих. Под НГП понимается геохимическое поле, в котором пространственные изменения количественных характеристик полеобразующего ингредиента имеют систематический характер, обусловленный региональной изменчивостью среды, а под АГП – геохимическое поле, в котором на те же пространственные изменения наложена локальная изменчивость среды, обусловленная дополнительными источниками и процессами образования – рассеяния полеобразующих ингредиентов. Такими дополнительными источниками, влияющими на аномальную неоднородность в геохимическом поле, могут являться залежи нефти и газа.

В последние годы получена новая информация об особенностях формирования АГП над скоплениями УВ в различных геолого-тектонических условиях (в неотектонических и сейсмических зонах, древних и молодых платформах; в разрезах с наличием соленосных, угленосных, трапповых и криогенных формаций). Для этих условий построены и описаны типовые модели формирования и распределения АГП. Такие модели изучены над месторождениями Баренцева, Каспийского, Черного и других морей РФ.

Методы и технологии морских ГПНГ

Для картирования геологических объектов с аномальными характеристиками и прогнозирования их перспектив нефтегазоносности в настоящее время обычно используется семь методов.

Первые три метода – газохимический, битуминологический и гидрогеохимический близки между собой. Их особенностями являются субвертикальная миграция УВ и не-УВ флюидов, закономерности изменения УВ и не-УВ компонентов пород и солевого состава вод на путях миграции. Поисковые показатели – УВ и их соотношения (качественные и количественные), а также продукты их трансформации в породах, подземных водах, подземной и приземной атмосфере, относятся к числу прямых.

Геомикробиологический и фитогеохимический базируются на представлениях о биохимическом взаимодействии живого вещества и УВ. Их поисковые показатели относятся к разряду косвенных.

Теоретической основой литогеохимическогометода является эмпирически установленная и экспериментально подтвержденная зависимость физико-химических свойств, элементного состава, минеральных новообразований и физических свойств пород надпродуктивных отложений от интенсивности окисления УВ, масштабов взаимодействия продуктов окисления УВ и минеральных компонентов пород. Поисковые показатели относятся к числу косвенных, имеют интегральный характер, обусловленный "накоплением" информации во времени в минеральной матрице породы; они коррелируются с параметрами геофизических полей и интенсивностью фототона аэрокосмических аномалий, отражающей спектральную яркость отложений на уровне поверхности современного эрозионного среза.

Изотопно-геохимический метод базируется на зависимости изотопного состава углерода метана от степени преобразования ОВ. Поисковые показатели, обычно, относятся к числу прямых индикаторов нефтегазоносности.

Исходя из имеющихся методов, геохимическое зондирование выполняется в гидросфере, в литосфере (донные осадки) и фитосфере (водоросли). Применительно к задачам нефтегазопоискового картирования разработаны технологии геохимических съемок: по водной толще (на различных горизонтах), по ледовому покрову, по водорослям, по подводным субаквальным выходам, по донным отложениям, а также шламу и промывочной жидкости в скважинах различной глубины. Для эффективного использования указанных методов и видов геохимических съемок имеются инструктивные документы, регламентирующие осуществление полевых и лабораторных работ, обработку и интерпретацию, графическое отображение результатов геохимических исследований. Разрабатываются и новые виды геохимических съемок по адсорбированным газам пород и вод, по инженерно-геологическим скважинам и т. д.

При решении задач этапов и стадий морских ГПНГ, учитывается различие в информативности одних и тех же геохимических методов и показателей на различных уровнях зондирования осадочного чехла. В зависимости от масштаба и целевого назначения рекомендованы и используются следующие виды геохимических исследований:

• региональные (районирование крупных территорий и выделение зон с различными перспективами нефтегазоносности);
• прогнозно-рекогносцировочные (выделение локальных площадей для поисково-оценочных геохимических и других видов ГРР);
• поисково-оценочные (подготовка структур и ловушек к глубокому и поисковому бурению);
• детальные (поиск и оконтуривание месторождений или залежей, выявление продуктивной части разреза, фазового состояния и сохранности прогнозируемых залежей).

Региональные и прогнозно-рекогносцировочные ГПНГ выполняются в верхней геохимической зоне, поисково-оценочные и детальные – в нижней.

Указанная стадийность ГПНГ согласуется с нефтегазопоисковой системой разноуровневого геохимического зондирования "Космос – воздух – земля (вода) – скважина". Выявление региональных, зональных и локальных геологических объектов с аномальными геохимическими характеристиками является целью региональных и прогнозно-рекогносцировочных, а в ряде случаев и поисково-оценочных, исследований, осуществляемых в процессе мелко- и среднемасштабных геохимических исследований на уровнях "Космос – воздух – земля". Подготовка объектов к поисковому бурению и оконтуриванию месторождения осуществляется путем крупномасштабного зондирования недр на уровнях "Земля (вода) – скважина". Оперативное изучение геологического разреза, выделение продуктивных горизонтов с характеристикой флюида и коллекторских свойств пласта выполняются путем геохимических исследований глубоких скважин.

Результаты опробования

нефтегазопоисковых исследований

Морские геохимические методы и технологии прогнозирования и поисков месторождений нефти и газа в различных вариантах и сочетаниях опробованы к настоящему времени практически на всех акваториях РФ. Следует отметить, что особенно благоприятные природные условия для геохимического прогнозирования нефтегазоносности недр существуют на арктических акваториях.

Ранее (С. Л. Зубайраев,  Л. М. Зорькин,  Е. В. Стадник,  А. И. Обжиров,  Г. Л. Корюкин и др.) на значительном материале по акваториям Черного, Баренцевого и Охотского шельфов было показано, что на практике выданные рекомендации с отрицательными заключениями подтвердились на 100 % во всех нефтегазоносных районах. Это факт имеет важное значение при ранжировании объектов на нефтегазоперспективные, как на побережье, так и на море. Средние величины значений положительных показателей прогнозов в шельфовых зонах составили 85 % (Г. Л. Корюкин,  А. И. Обжиров и др.).

АГП, выявленные в придонных водах и донных осадках различных морей РФ подтвердили установленную нефтегазоносность морских площадей: Мурманская, Северо-Кильдинская, Северо-Гуляевская, Ледовая, Тулонская (Баренцево море); Одапту-море, Чайво и др. (Охотское море); Изыльметьевская (Японское море); Голицына (Черное море); Нефтяные камни, Бахар и др. (Каспийское море).

Полученные результаты указывают на возможность сокращения геофизических и буровых работ за счет использования геохимических технологий. На первых стадиях проведения исследований (анализ имеющейся геолого-геофизической информации, в том числе результатов дистанционных геохимических съемок водной толщи) может быть значительно (до 50 % и более) сокращена территория, предназначенная для поисковых работ на нефть и газ, сэкономлены средства и время.

Не все объекты, подготовленные геофизическими методами под глубокое бурение, являются продуктивными, но все "пустые" площади могут быть уверенно отбракованы на основе геохимических исследований, за счет чего объем глубокого бурения можно уменьшить в среднем на 40-60 %.

При этом, стоимость морских ГРР на нефть и газ может быть значительно сокращена, за счет проведения морских ГПНГ        одновременно с инженерно-геологическими исследованиями по подготовке локальных структур к глубокому поисковому бурению.

З А К Л Ю Ч Е Н И Е

Таким образом, накопленный опыт позволяет рассматривать морские геохимические методы как совокупность организационных, методических и технических средств, способных в комплексе с результатами геологических и геофизических исследований решать задачи оценки перспектив нефтегазоносности геологических объектов, как до постановки поискового бурения, так и а процессе бурения глубоких скважин.

Отмеченные примеры указывают на исключительную "живучесть" геохимических нефтегазопоисковых методов и вселяют надежду, что морские ГПНГ будут более интенсивно  применяться народным хозяйством России и других стран, особенно ближнего Зарубежья, в качестве эффективного направления для прогнозирования и поисков новых месторождений нефти и газа на акваториях.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Автореферат диссертации. Корюкин Г. Л.  М. ВНИИгеосистем, 1988.
2. Геохимические методы поисков нефтяных и газовых месторождений. О. В. Барташевич,  Л. М. Зорькин,  С. Л. Зубайраев и др., М., Недра, 1980.
3. Газогеохимическое районирование и минеральные ассоциации дна Охотского моря. Владивосток, Дальнаука, 1999.
4. Детальные геохимические нефтегазопоисковые работы по опорным газометрическим горизонтам. Методические рекомендации. М., ВНИИЯГГ, 1975.
5. Методические рекомендации по геохимическим методам поисков месторождений нефти и газа. М., ВНИИЯГГ, 1975.
6. Методические рекомендации. Литогеохимические исследования при поисках месторождений нефти и газа. М., ВНИИгеоинформсистем, 1989.
7. Новые методы геохимических поисков нефти и газа. Стадник Е. В. ОбЗОРН. инф. серия нефтегазовая геология и геофизика. М., ВНИИОЭНГ, 1984.    
8. Основы теории геохимических полей углеводородных скоплений. Под редакцией А. В. Петухова,  И. С. Старобинца,  М., Недра, 1993.
9. Прямые поиски месторождений нефти и газа в СССР и за рубежом. О. Л.   Кузнецов,  С. Г. Кулагин,  А. В. Петухов и др.  М., ВИЭМС, 1988.
10. Технология нефтегазопоисковых геохимических исследований в системе "Воздух – земля – скважина". С. Л. Зубайраев,  Е. В. Стадник и др. М., ВНИИгеосистем, 1990
11.  Физико-химические основы прямых поисков залежей нефти и газа. Под редакцией Е. В. Каруса. М., Недра, 1985.
12.  Явление парагенезиса субвертикальных зон кольцеобразных геофизических и биогеохимических полей в осадочном чехле земной коры. Сб. "Открытия в СССР". М., ВНИИПИ, 1980.