CC BY
50
ОСОБЕННОСТИ МИГРАЦИИ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ ЗАЛЕЖИ К ДНЕВНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И УТОЧНЕНИЕ ГЕОХИМИЧЕСКИХ КРИТЕРИЕВ НЕФТЕНОСНОСТИ
Рустам Ильясович Тимшанов
Западно-Сибирский филиал Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук, 625026, Россия, г. Тюмень, ул. Таймырская, 74, инженер, тел. (3452)68-87-92, e-mail: TimshanovRI@ipgg.sbras.ru
Проведен анализ процессов, влияющих на относительный состав ароматических углеводородов (бензола и толуола), мигрирующих из залежи к дневной поверхности. Дано теоретическое обоснование геохимической модели отображения залежи в полях распределения их концентраций в приповерхностных отложениях. Представлены результаты геологической интерпретации материалов геохимических съемок, проведенных на площадях юга Западной Сибири.
Ключевые слова: геохимическая съемка, бензол, толуол, прогноз
нефтегазоносности.
FEATURES OF MIGRATION OF AROMATIC HYDROCARBONS FROM THE DEPOSIT TO THE SURFACE AND GEOCHEMICAL CRITERIA REFINEMENT OF OIL-BEARING
Rustam I. Timshanov
West-Siberian affiliate of the Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 625026, Russia, Tyumen, 74 Taimyrskaya, engineer, tel. (3452)68-87-92, e-mail: TimshanovRI@ipgg.sbras.ru
The processes affecting the relative composition of aromatic hydrocarbons (benzene and toluene), migrating from the reservoir to the surface are analyzed. Geochemical model of deposit in the fields of hydrocarbon concentrations in nearsurface sediments is presented. The results of geological interpretation materials geochemical surveys conducted on the areas south of Western Siberia are shown.
Key words: geochemical survey, benzene, toluene, oil and gas prospects.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время по большинству районов Западной Сибири поисково-разведочные работы нацелены на открытие относительно небольших, часто сложнопостроенных месторождений нефти и газа. В таких условиях для повышения достоверности прогнозной оценки применяют геохимические методы, позволяющие сократить расходы на проведение поисково-разведочного бурения за счет разбраковки объектов, выделенных по результатам сейсмических исследований. При этом переход к более сложным объектам нефтепоиска обуславливает необходимость уточнения геохимических критериев, учитывая особенности миграции углеводородов от залежи к дневной поверхности.
Одними из наиболее информативных показателей нефтеносности являются поля концентраций бензола и толуола в приповерхностных отложениях. В данной работе показана зависимость содержания этих углеводородов в исследуемых средах от нефтеносности диагностируемых структурных элементов и осуществлена оценка влияния геологических условий вторичной миграции на изменение их относительного состава.
В качестве оптимальной среды опробования обоснованы и выбраны отложения подпочвенных глин [1]. Анализ проб на содержание ароматических УВ ряда С6-С9 проводился парофазным методом на хроматографе «ЭХО-EW», оснащенном фотоионизационным детектором (ФИД), поликапиллярная колонка длиной 30 см, фаза SE-30, капилляр -0,6 мкм. Порог обнаружения по толуолу - порядка пикограмма в пробе, что позволяет уверенно регистрировать как аномальные, так и фоновые значения концентраций аренов. Колонка имеет эффективность 2-3 тыс. теоретических тарелок. Разделительная способность колонки была увеличена за счет селективности детектора к ароматическим УВ.
При рассмотрении распределений бензола и толуола, наряду с их общим сходством, отмечались определенные особенности и несоответствия. Так, например, распределение толуола в отличие от бензола обычно более контрастное; отмечаются зоны высоких концентраций одного из этих показателей при одновременном отсутствии другого. Различия в концентрациях достаточно близких по свойствам углеводородов могут быть отражены в значениях отношения бензол/толуол (Б/Т). Считается, что данный параметр является показателем миграции углеводородных систем, характеризующий ее направление и дальность [2]. В качестве основного механизма, отвечающего за направленное изменение Б/Т, указывается дифференциация углеводородной смеси под действием сорбционнохроматографических, распределительно-хроматографических,
диффузионных и термобарических эффектов. Данные представления могут находить свое подтверждение при сопоставлении значений Б/Т и глубин залегания нефтенасыщенных пластов, однако не объясняют сильных вариаций этого параметра в пределах одной залежи. В связи с чем, были рассмотрены все возможные факторы, влияющие на содержание аренов в приповерхностных отложениях, и предпринята попытка разработки модели миграции бензола и толуола от залежи к дневной поверхности.
Для удобства интерпретации данных по содержанию бензола и толуола использовалось соотношение типа:
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
Б/т* =
где СБ - концентрация бензола, СТ - концентрация толуола.
Источниками аренов, мигрирующих к дневной поверхности, являются залежи нефти и конденсата, битуминизированные отложения, рассеянное органическое вещество пород, где Б/Т* << 1. При миграции УВ в
вышележащие отложения, а также при растворении в пластовых водах, доля бензола в паре бензол - толуол будет неизменно расти под влиянием факторов, указанных выше.
&
Наименьшее увеличение Б/Т ожидается в зонах характеризующихся наиболее высокими темпами миграции УВ и ее наименьшей дальностью (зоны повышенной трещиноватости, разломы и т.п.). Здесь должны преобладать процессы струйной миграции микроскоплений УВ в виде коллоидного раствора в водной среде порово-трещинного пространства пород [2, 3], а также миграция летучих углеводородов в газовой фазе [4]. Зоны, отличающиеся относительно низкой проницаемостью отложений, характеризуются понижением общего потока УВ (низкое содержание аренов в приповерхностных отложениях) и наличием более выраженных эффектов дифференциации мигрирующей смеси (увеличение отношения Б/Т*).
Совокупность факторов, влияющих на относительное содержание бензола и толуола в процессе их миграции от залежи к дневной поверхности, может приводить к различным вариациям их концентраций в приповерхностных отложениях и величины показателя Б/Т*. Высокое содержание аренов наряду
с низкими значениями Б/Т* обусловлено активной миграцией УВ по системам трещин и разломов, контактирующих с залежью. Площадь залежи должна характеризоваться повышенными концентрациями аренов и высокими значениями Б/Т*, свидетельствующими о хороших экранирующих свойствах покрышки. Локальное увеличение Б/Т в совокупности с высокими концентрациями аренов возможно в зонах разгрузки подземных вод, в которых содержание бензола может существенно увеличиваться. Как видим, значение Б/Т дает качественную информацию об условиях миграции УВ, в то время как содержание аренов в приповерхностных отложениях позволяет количественно оценить ее масштабы.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
При проведении геологической интерпретации использованы материалы разномасштабных геохимических съемок, проведенных в различных районах Западной Сибири (Тюменская, Курганская и Томская области). Анализ материалов геохимических съемок показал, что нефтеносные структуры на дневной поверхности характеризуются высоким содержанием аренов в подпочвенных глинах. Максимумы концентраций бензола и толуола чаще всего отмечаются на склонах поднятий и реже в куполах, образуя кольцевые и сводовые аномалии.
В распределении Б/Т* такие аномалии, как правило, характеризуются низкими значениями. Над структурами фиксируется увеличение Б/Т*, обусловленное фоновым содержанием толуола и повышенным - бензола.
Участки высоких значений Б/Т в ряде случаев практически полностью повторяют контур структуры (рис. 1).
На одном из месторождений Уватского района Тюменской области, где после геохимической съемки было начато эксплуатационное бурение, проведено сопоставление геохимических показателей и нефтепромысловых данных. Была показана прямая зависимость между содержанием аренов в подпочвенных глинах и средней продуктивностью скважин (рис. 2, тип 1). При сравнении толщин и концентраций аренов такой зависимости не выявлено (рис. 3).
а) б)
Рис. 1. Распределение геохимических показателей над нефтеносной структурой: а) суммарная концентрация бензола и толуола; б) значения Б/Т
Продуктивность пласта зависит от многих факторов, включающих эффективную нефтенасыщенную толщину, пористость, проницаемость, пластовое давление, температуру и т.п. Эти же факторы, характеризующие состояние залежи, в совокупности с проницаемостью перекрывающих залежь отложений обуславливают интенсивность субвертикальной миграции УВ от залежи к дневной поверхности, которую мы можем оценить по концентрации УВ в приповерхностных отложениях. Тем самым объясняется более явная взаимосвязь концентраций аренов с продуктивностью скважин, нежели чем с эффективными нефтенасыщенными толщинами.
1.5
X
н
о
к
3
а-
гз
О.
н
X
Ї.0.5 -
1 --------------і
о
7 ♦
♦ / ♦ / ♦ ♦ : ♦ И * ♦. ч ф
ЧЛ ♦
/ ♦
10 20 Толщина ЮЗ-4, м
30
Рис. 3. Взаимосвязь концентраций
Рис. 2. Взаимосвязь суммарной бензола и толуола в подпочвенных
концентрации бензола и толуола глинах и эффективной
в подпочвенных глинах нефтенасыщенной толщины пласта Ю3-4
и продуктивности пласта Ю3-4
Полученная зависимость может быть использована в качестве прогнозного параметра при совместной геологической интерпретации геологогеофизических данных и результатов детальных геохимических съемок. Однако, прогноз нефтеперспективности осложняется наличием аномальной зависимости концентраций аренов от продуктивности пластов (Рис. 2, тип 2), выражающейся более высоким уровнем содержания бензола и толуола в пробах. Как правило, такие точки характеризуются пониженными значениями Б/Т , что наряду с другими данными позволяет интерпретировать их как зоны напряжений и разломов. Повышенная проницаемость перекрывающих залежь отложений в таких зонах приводит к увеличению интенсивности миграции УВ и, как следствие, к аномальному росту их концентраций на дневной поверхности. Диагностика таких зон необходима для повышения достоверности прогноза нефтеперспективности при использовании геохимических данных.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В работе показаны особенности содержания бензола и толуола в приповерхностных отложениях в зависимости от нефтеносности диагностируемых структурных элементов. Теоретически обоснована и выявлена на практике взаимосвязь распределений показателя Б/Т* в пробах подпочвенных глин с характером миграции УВ и проницаемостью отложений, перекрывающих нефтенасыщенные пласты. Показано, что привлечение данных по Б/Т* помогает интерпретировать аномалии аренов, оценивать природу их возникновения, тем самым повышая достоверность прогноза нефтеносности.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Курчиков А.Р., Белоносов А.Ю., Тимшанов Р.И. Динамика концентраций ароматических углеводородов С6-С8 в приповерхностных средах в связи с прямыми геохимическими поисками залежей нефти // Г еология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. - 2010. № 4. - С. 44-48.
2. Старобинец И.С. Газогеохимические показатели нефтегазоносности и прогноз состава углеводородных скоплений. - М.: Недра, 1986. - 200 с.
3. Klusman, R.W., and M.A. Saeed, 1996, Comparison of light hydrocarbon microseepage mechanisms, in D.Schumacher and M.A. Abrams, eds., Hydrocarbon migration and its nearsurface expression: AAPG Memoir 66, p.157-168.
4. Brown, A., 2000, Evaluation of possible gas microseepage mechanisms: AAPG Bulletin,
v. 84, no. 11, p. 1775-1789.
© Р. И. Тимшанов, 2014
