К оглавлению	УДК 553.98:550.812(4/9)
	© В. А. Демидов, А. А. Ромашов, 1991

Современное состояние методических приемов поисков нефти и газа за рубежом (геохимические и аэрокосмические методы)

В.А. ДЕМИДОВ (ИГиРГИ), А.А. РОМАШОВ (МИНГ) 2-4

В развитых капиталистических странах (США, Канада, Франция, ФРГ, Япония и др.) совершенствование методических приемов поисков нефти и газа выполняется систематически и разнопланово. Основные пути поисков нефти и газа за рубежом концентрируются по следующим главным направлениям - совершенствование прямых геохимических поисков нефти и газа, разработка принципиально новых методических аэрокосмических приемов, выработка рационального их комплексирования, в том числе разработка прямых геофизических приемов поисков нефти и газа.

При этом необходимо отметить, что в каждом научно-производственном направлении геолого-поисковых работ ведется совершенствование имеющихся методических приемов и новых способов поисков нефти и газа, а также аппаратуры и новых технических приемов, обеспечивающих получение экспрессной, более экономической и достаточно надежной геологической информации.

Трудности анализа всей зарубежной информации по этим вопросам в первую очередь заключаются в разрозненности опубликованных работ за рубежом, где освещаются данные по методическим приемам комплексных геолого-поисковых работ на нефть и газ различными компаниями. Выполненная работа объективно освещает главнейшие методические приемы нефтегазопоисковых геохимических и аэрокосмических исследований, осуществляемых иностранными компаниями, и дает представление о динамике развития этих основных методических приемов. Нельзя при этом забывать о постоянной конкурентоспособности иностранных компаний, что заставляет их систематически сначала реализовывать конкурентоспособные технические разработки, а потом лишь осуществлять по внедренным разработкам соответствующие публикации.

Прямые геохимические методы поисков нефти и газа широко применяются в США, Канаде, ФРГ и Франции. Наибольшее распространение за рубежом имеют газогеохимическая съемка, геомикробиологический метод, люминесцентно-битуминологическая съемка, использование изотопных индикаторов, методы геохимических поисков по «неорганическим показателям нефтегазоносности» и т. д. Прямые геохимические методы, или разрабатываемые приемы геохимических исследований [1, 2, 4], группируются в несколько основных направлений - изучение содержания газов в почвах и грунтовых водах со специальными методическими способами отбора проб, радиометрическая съемка с новой более современной аппаратурой, разработка новых методических приемов в комплексе с дистанционными исследованиями и прямыми геофизическими методами.

Для всех вышеуказанных основных направлений характерно широкое и разностороннее использование новых технических средств вплоть до полной автоматизации исследований на отдельных этапах работ или при завершающей интерпретации комплексных данных. Достаточно большое внимание отводится изучению на акваториях газов в придонных отложениях и растворенных газов в придонных морских водах. Такие исследования проведены в Мексиканском заливе, в Северном и Балтийском морях и т. д.

Наибольшее применение за рубежом имеет газогеохимическая съемка по поверхностным отложениям. Анализируются свободные, сорбированные или акклюдированные УВ с соответствующими специфическими системами отбора проб и их обработки. Французская компания «Жеосервис», например, широко применяет программу Гэсмеп при проведении геологической съемки по сорбированным и свободным газам в приповерхностных отложениях. Программа реализуется на ЭВМ с получением необходимых данных для оценки перспектив нефтегазоносности исследованных площадей. Изучаются возможности использования в поисковых целях данных изотопного состава углерода, серы, азота, кислорода и водорода в осадочных отложениях и ОВ осадочного чехла.

В некоторых капиталистических странах также разрабатываются методы геохимических поисков по неорганическим показателям нефтегазоносности. Предложен и опробуется метод поисков залежей нефти и газа по переходным металлоиндикаторам (кобальту, марганцу, никелю, олову, титану, железу и др.). Предполагается, что вторичные аномальные изменения пород в верхней части осадочного чехла происходят за счет миграции УВ из залежей, например, превращение гематита в магнетит, что фиксируется магнитной съемкой в комплексе с электромагнитным зондированием и гамма-съемкой. В комплекс работ могут включаться также геохимическая по надпочвенным полевым частичкам и гелиевая съемки, используются данные фотометрических дистанционных методов. Продолжаются попытки проведения гелиевой съемки и радиометрии для поисков нефти и газа. Установлено, что наиболее благоприятными условиями для применения радиометрии и выявления гамма- аномалий имеются в литологически однородных толщах (например, карбонатных), где образование гамма-аномалий объясняется за счет миграции газов из залежей.

В США имеются также патенты и на другие методические нефтегазопоисковые разработки - на геохимико-акустический метод (изучение свободных и поровых УВ-газов в верхней части осадочного чехла) и аэрогеофизический, основанный на изучении тепловых и электрических полей и др.

Наибольшее применение за рубежом находят геохимические съемки по почвам, шламу и керну [1].

Применение геохимических методов поисков УВ за 40-летний период деятельности даласской фирмы «Геохимическая съемка» проанализировано президентом фирмы В.Дж. Дюггером. В результате многократных исследований сотрудниками фирмы было установлено, что величина выделяемой двуокиси углерода в значительных количествах прямо коррелируется с наличием залежей нефти и газа на глубине, несмотря на общее содержание карбонатов [4].

В.Т. Джоунс и Н.Дж. Дрозд (1983, 1987 гг.) рассматривают возможности оценки нефтегазоносности методом полевой геохимии, основанной на разработке новых методов газохроматографии. В качестве основных данных брались отношения C₁/SC_n, С₁/С₂ и С₃/С₁. Фактически были подтверждены давно выявленные советскими специалистами соотношения - над газовыми месторождениями преобладают метановые аномалии. Гомологи метана обычно над газовыми месторождениями составляют не более 5 %, а в растворенных газах нефтяных месторождений и над ними - до 15 %.

П.М. Ричард (1983 г.), оценивая эффективность приповерхностных геохимических съемок, рекомендует проводить комплексные исследования: изучение количественного состава инертных газов, радиоактивности пород, качественного и количественного состава ТУВ, метаноокисляющих бактерий, спектральный и люминесцентный анализы пород, содержание металлов в почве и растениях, солевой состав почв и содержание изотопов С¹³. За рубежом также широко применяется и радиометрическая съемка.

В США (шт. Колорадо), например, одновременно выполнялись измерения гамма-активности с самолета и на поверхности Земли (самолетный или вертолетный и автомобильный транспорт). Были получены хорошо сопоставимые результаты, которые проверялись и уточнялись глубоким бурением. Для установления природы радиации использовался сцинтилляционный гамма-детектор (в режиме интегрального и дифференциального счета).

Опытные работы показали также целесообразность комплексного изучения гамма- и альфа-излучения. В последние годы делаются попытки рационального комплексирования радиометрических, прямых геохимических методов и дистанционных исследований.

Оценивая в целом прямые геохимические методы поисков залежей нефти и газа, применяемые за рубежом, необходимо особо подчеркнуть, что они преимущественно базируются на изучении поверхностных отложений с глубиной исследований до 5 м, а геологическая информативность обеспечивается массовым отбором проб и специфическими аналитическими приемами обработки, методическое усовершенствование которых осуществляется в процессе самих работ.

Наиболее информативные результаты получены по изучению УВ-состава в приповерхностных отложениях и грунтовых водах, а также по содержанию двуокиси углерода. Значительную помощь при нефтегазопоисковых работах оказывают также гелиевая съемка и радиометрические исследования.

Аэрокосмические методы поисков нефти и газа за рубежом характеризуются широким использованием автоматизированных систем для получения и обработки материалов. Дистанционные исследования разнообразны по своему характеру и представлены различными видами съемок (фотографической, телевизионной, спектрометрической, радиотепловой, гамма-метрической, лазерной, радиолокационной и др.).

Уже накопился фактический материал, показывающий эффективность применения космоснимков (КС) для изучения строения земной коры и поисков нефти и газа. КС используются для геологических и геолого-поисковых целей в США, в странах Южной Америки, Африки, Ближнего и Среднего Востока и др. За рубежом проанализированы аэрокосмические материалы на ряде крупнейших месторождений нефти и газа. Дана геологическая оценка аэрокосмической информации для изучения древних платформ (Аравийской, Северо-Американской и др.), а также передовых прогибов и внешних зон геосинклинальных систем [3, 5].

Особый интерес представляет изучение месторождений-гигантов с помощью КС. Результаты анализа пятнадцати месторождений-гигантов мира в Саудовской Аравии, Иране, Ираке и других странах показало, что преобладающее большинство месторождений в той или иной степени детальности отражено на КС. Степень «фотогеничности» зависит как от особенностей геологического строения и развития самих структурных форм, вмещающих УВ-скопления, особенно в новейший этап развития земной коры, так и от орогидрографических условий. Специфические особенности отражения на КС месторождений в различных регионах мира требуют специального подхода к использованию космической информации с учетом геологических и других природных особенностей. Уже первый этап применения аэрокосмической информации показал эффективность этого вида исследований, региональную обзорность полученных снимков и экспрессность их обработки. Большое значение имеет использование аэрокосмических материалов в труднодоступных нефтегазоносных районах, а также с развитием мощного плиоцен-четвертичного чехла.

Исследователям удается выявить новые структурные элементы и установить косвенные диагностические признаки наличия нефтяных и газовых месторождений в недрах нашей планеты. Благодаря же КС прежде всего возможно обнаружить региональную структуру континентов, ее продолжение на шельфе с некоторой экстраполяцией в глубоководной части моря, изучить и трассировать зоны глубинных разломов, определить границы и характер сочленения разновозрастных структур, уточнить размеры структурных элементов, их особенности развития в неоген-четвертичное время и т. д.

Уже первые результаты дистанционных методов позволили охарактеризовать новый тип региональных структур - кольцевой, который широко развит в земной коре. Установление нового типа структур в ближайшие годы возможно существенно повлияет на методику нефтегазопоисковых работ.

Одни виды исследований, так называемые пассивные, базируются на изучении естественного состояния нашей планеты, с использованием в первую очередь в той или иной степени солнечного света. Это фотографическая, телевизионная, спектрометрическая, ультрафиолетовая, инфракрасная, радиотепловая и гаммаметрическая съемки. Другие виды дистанционных исследований основаны на применении источника излучения на самом борту носителя (люминесцентная, лазерная, радиолокационная и другие виды съемок).

В целом при изучении зарубежного опыта дистанционных исследований необходимо отметить две главные тенденции - постоянное совершенствование летательных аппаратов с находящейся на их борту комплексной аппаратурой для получения достоверной информации, методических приемов обработки последней информации и получения более наглядных графических и фотометрических материалов.

В настоящее время аэрокосмические данные получены как со спутников («Ландсат», «Спот» и др.), так и с летательных кораблей «Шаттл», «Челленджер» и др. В США осуществляется многоспектральная форма дистанционных наблюдений, при которых для идентификации различных типов пород используются показания 128 каналов. Французский спутник «Спот» способствует сбору более точных данных, его пространственное разрешение составляет 10-20 м (для спутника «Ландсат» - 30 м).

Внедрение машинных методов обработки графической информации позволит в ближайшем будущем полностью автоматизировать исследования до получения окончательных результатов.

В качестве примера может служить опыт работы фирмы «Гульд». Система обработки КС фирмы обладает большими возможностями, одновременным сопоставлением на видеоматериале данных различных видов съемок, в том числе спутников по программам «Ландсат», «Сисет», а также магнитных, гравитационных, сейсмических и других видов исследований. Система очень мобильна и учитывает разнообразные природные условия. В целом же значение съемок из космоса по программе «Ландсат» признано очень важным. Каждый полученный снимок содержит около миллиона единиц информации. При этом один кадр охватывает площадь 33 670 км², а всю поверхность нашей планеты можно отснять за 18 сут. Кроме этого, существуют и другие различные программы космических исследований (Тирос, Спейс Шаттл и др.) с применением разнообразных типов сканирующих устройств.

Со спутника ХКММ в Центральной Калифорнии выполнялись точные снимки в тепловом инфракрасном канале и в канале видимого света. Обработка снимков проводилась при помощи системы «Гульд де Анза», в которой использовался специальный алгоритм для избавления от теней, а с помощью процессора были выделены зоны разрывных нарушений (линеаменты).

Непрерывное совершенствование аппаратуры и методики съемок со спутников свидетельствует о возрастающем значении этого вида исследований. Уже функционирует четвертый, более усовершенствованный спутник системы «Ландсат». К 1990 г. предполагалось достичь линейной разрешающей способности в 9 м. Прежние спутники фиксировали 64 уровня яркости, а спутник «Ландсат-4» - 256 уровней.

Точность аппаратуры спутников постоянно повышается. Спутник «Биг бэрд», построенный компанией «Локхид» для Агентства национальной безопасности США, может уже прочесть и сфотографировать с высоты 32 км газетный заголовок. Новый метод выявления нефтегазоносных площадей разработан «Measaronies Corp.» [3], который базируется на применении сложной электронно-вычислительной системы. Благодаря использованию специального электронного преобразователя выполняется системное сравнение аэро- и космических фотоснимков с комплексными геолого-геофизическими данными для выявления линеаментов, ловушек для нефти и газа и т. д. Преобразующая и обрабатывающая система состоит из двух высокоразрешающих видеокамер, электронного преобразователя изображений, цветного видеомонитора и микрокомпьютера. Основа системы - электронный преобразователь изображений, который перестраивает в любом масштабе карты и фотоснимки.

В последние годы в связи с выполнением программы Шаттл были получены новые КС и радарные снимки с пилотируемых кораблей, в частности, по региону Юго-Восточной Азии. Установлено, что на радарных изображениях контрастнее выделяется структура и они особенно ценны в пределах территорий с интенсивным растительным покровом. Наглядным примером могут служить снимки радаров «Колумбия», SIR-A и др.

Национальное управление по аэронавтике и использованию космического пространства в 1985-1990 гг. осуществляло и планирует дальнейшие полеты челночных кораблей многоразового использования - «Челленджер», «Колумбия», «Дискавери», «Атлантис».

Специальная поисковая системе ТЕКТОСЕТ обеспечивает поиски УВ и других полезных ископаемых с исчерпывающим анализом комплексных материалов территории размером от НГБ до отдельных структур с составлением необходимых карт, трехмерных структурных моделей, профилей и т. д., которые используются для выбора нефтегазоперспективных площадей.

Во Франции создана специальная группа компаний «Nigel Press Associates» (NPA) в г. Кент для обработки дистанционных материалов спутника СПОТ-1. Разработана специальная интегральная система ДУАД с 68 000 микропроцессорных компьютеров. Благодаря этой системе французские компании быстро получают на основе обработки КС и других комплексных данных необходимые структурные карты, тектонические схемы, схемы развития отдельных структурных зон, размещения различных объектов и т. д.

Выводы

1. Совершенствование методических приемов аэрокосмических методов за рубежом осуществляется в двух направлениях - разработка новой аппаратуры для получения более информативного материала и методических приемов интерпретации получаемых материалов.

2. Кардинальным направлением дальнейшего совершенствования обработки дистанционной информации за рубежом является автоматизация комплексных процессов с экспрессным получением результатов.

3. Предварительное и окончательное дешифрирование необходимо проводить с обязательным анализом комплексных геофизических данных.

4. При окончательном дешифрировании КС и изучении природы выявленных линеаментов особое внимание надо уделять неотектоническим факторам.

5. Для оценки перспектив нефтегазоносности обнаруженных по КС структур рационально проводить геохимические исследования, в частности газометрию картировочных или структурных скважин. Судя по зарубежному опыту, дополнительную полезную информацию в ряде районов нашей страны можно получить в результате проведения гелиевой съемки в комплексе с дистанционными работами.

6. Особое внимание необходимо уделять природе кольцевых структур, что пока является слабым звеном интерпретации КС.

7. Комплексирование геохимических и аэрокосмических методов дает значительный экономический эффект при поисках нефти и газа, что является для иностранных компаний основным фактором дальнейшего совершенствования методических приемов.

8. Рациональное комплексирование методических приемов поисков нефти и газа позволяет ряду иностранных компаний существенно сократить финансовые расходы (до 25 %), запланированные на поисковые цели.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Donald F.S., Thompson С. Intergrated exploration improves wildcat success // World Oil.- 1987,- Vol. 205.- No 3, 5.

2. Duchscherer Jr. Geochemical prospecting for hydrocarbons // Oil and Gas J.- 1986,- Vol. 84,- No 45.- P. 45-52.

3. Photogeology unique system for detecting more and better brillable prospects // Oil und Gas J.- 1987,- Vol. 85,- No 13,- P. 120-124.

4.Precent advances in petroleum geochemistry applied to hydrocarbon exploration // AARG Bull.- 1984,- Vol. 68.- No 5,- P. 545-563.

5.Space puis geology in business // Bell. John. "New Sci".- 1987,- Vol. 115,- No 1573,- P. 54-56.

Abstract

Direct geochemical hydrocarbon exploration methods are considered. Abroad, most extensively employed are gas geochemical survey, geomicrobiological method, luminescent bituminological survey, indicators, geochemical prospecting techniques based on "petroleum potential inorganic indices", etc. Aerocosmic methods for oil and gas exploration in foreign countries utilizing automated systems for obtaining and processing data are discussed. Remote sensing is represented by photographic, television, spectrometric, radiothermal, gamma-metric, laser, radar surveys, etc. Space photographs have been widely used to study the earth's crust structure and to explore for oil and gas. Computer processing methods and land-satellite survey equipment have been promoted for recognizing lineaments and hydrocarbon traps.