Способ геохимической разведки

Изобретение относится к области нефтегазовой геологии и может быть использовано при поиске углеводородов. Сущность: выполняют съемку рельефа акватории. По результатам съемки выявляют затопленные речные долины, пересекающие континентальный шельф. Зондируют донные осадки акустическими импульсами. Восстанавливают рельеф местности. Анализируют структурно-денудационные формы рельефа и выделяют терригенные отложения. После этого отбирают пробы горных пород и растительности вдоль водотоков. Пробы горных пород разделяют на две фракции - более 0,1 мм и менее 0,1 мм. Первую фракцию анализируют на содержание Si, Al, Ti, Y, а вторую - на содержание Hg. Пробы растительности анализируют на содержание Ва, Cu, Pb, Zn, Ag. Результаты анализа фракции более 0,1 мм и проб растительности пересчитывают на соответствующие аддитивные показатели нормированных концентраций. Строят карты распределения указанных аддитивных показателей и Hg. Отождествляют объекты, характеризующиеся распределением аномальных значений аддитивных показателей и Hg в ряду Si, Al, Ti и Y-Ва, Cu, Pb, Zn и Ag-Hg-Ва, Cu, Pb, Zn и Ag-Si, Al, Ti и Y, с нефтегазоперспективными участками. При выявлении предпосылок существования нефтегазовых участков выполняют зондирование грунта в радиальном, аксиальном и тангенциальном направлениях. Причем зондирование осуществляют детектированием механизмов спин-фононных взаимодействий, воздействуя на объект исследования когерентным импульсным протонным спиновым эхом. Выполняют томографическое восстановление изображения исследуемого геологического разреза грунта на уровне призматических кристаллов. Технический результат: повышение достоверности выявления перспективных нефтегазовых участков.

 

Изобретение относится к области геохимической разведки полезных ископаемых, а более конкретно к поиску нефтяных и газовых месторождений преимущественно морских условиях и может быть использовано при поиске нефтяных и газовых месторождений на континентальных шельфах и на речных акваториях и болотистой местности, а также в условиях суши.

Известен способ геохимической разведки [1], включающий отбор проб горных пород и растительности вдоль водотоков, разделение проб горных пород па фракции и их анализ на содержание химических элементов, в котором пробы пород разделяют на две фракции - более 0,1 мм и менее 0,1 мм, первую анализируют на Si, Al, Ti, Y, а вторую на Hg, а пробы растительности анализируют на Ва, Cu, Pb, Zn, Ag, результаты анализа анализов фракции более 0,1 мм и проб растительности пересчитывают на соответствующие аддитивные показатели нормированных концентраций, строят карты распределения указанных аддитивных показателей и Hg и отождествляют объекты, характеризующиеся распределением аномальных значений аддитивных показателей и Hg в ряду Si, Al, Ti, Y-Ва, Cu, Pb, Zn, Ag-Hg-Ва, Cu, Pb, Zn, Ag-Si, Al, Ti, Y, с нефтегазовыми перспективными участками. Аналогами известного способа [1] являются технические решения, описанные в источниках информации [2-4].

Разделение проб пород на две фракции с последующим химическим анализом в данном способе позволяет повысить надежность выявления нефтегазовых перспективных участков в условиях суши.

Однако данный способ при использование его в морских условиях является трудоемким и связан существенными материальными затратами так, что его реализация требует привлечения сложного оборудования и средств обеспечения поисковых работ и взятия проб грунта путем производства буровых работ, что требует привлечения таких средств, как подводные аппараты, оснащенные бурильной установкой и пробоотборником.

Задачей настоящего технического предложения является снижение трудоемкости процесса отбора проб, преимущественно в водной среде и повышения надежности выявления нефтегазовых перспективных участков.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе геохимической разведки, включающем отбор проб горных пород и растительности вдоль водотоков, разделение проб горных пород на фракции и их анализ на содержание химических элементов, пробы пород разделяют на две фракции - более 0,1 мм и менее 0,1 мм, первую анализируют на Si, Al, Ti, Y, а вторую на Hg, а пробы растительности анализируют на Ва, Cu, Pb, Zn, Ag, результаты анализа фракции более 0,1 мм и проб растительности пересчитывают на соответствующие аддитивные показатели нормированных концентраций, строят карты распределения указанных аддитивных показателей и Hg и отождествляют объекты, характеризующиеся распределением аномальных значений аддитивных показателей и Hg в ряду Si, Al, Ti, Y-Ва, Cu, Pb, Zn, Ag-Hg-Ва, Cu, Pb, Zn, Ag-Si, Al, Ti, Y, с нефтегазовыми перспективными участками, в котором, в отличие от известного способа геохимической разведки [1], предварительно выполняют съемку рельефа водной акватории, по результатам съемки выявляют затопленные речные долины, пересекающие континентальный шельф, выполняют зондирование донных осадков акустическими импульсами и измерение временного интервала между раздельными сигналами, выполняют восстановление рельефа местности, определяют длину корреляции динамических переменных, описывающих потоки энергии и/или импульса от вершины донного отложения осадков до подошвы и от подошвы донного отложения осадков на глубину залегания грунта до 2-4 км, выполняют анализ структурно-денудационных форм на рельефе с выделением терригенных отложений, при выявлении предпосылок существования нефтегазовых участков выполняют зондирование грунта в радиальном, аксиальном и тангенциальном направлениях путем детектирования механизмов спин-фононных при воздействии на объект исследования когерентным импульсным протонным спиновым эхом, при этом выполняют томографическое восстановление изображения исследуемого геологического разреза грунта на уровне призматических кристаллов.

Совокупность новых отличительных признаков, заключающихся в том, что предварительно выполняют съемку рельефа водной акватории, по результатам съемки выявляют затопленные речные долины, пересекающие континентальный шельф, выполняют зондирование донных осадков акустическими импульсами и измерение временного интервала между раздельными сигналами, выполняют восстановление рельефа местности, определяют длину корреляции динамических переменных, описывающих потоки энергии и/или импульса от вершины донного отложения осадков до подошвы и от подошвы донного отложения осадков на глубину залегания грунта до 2-4 км, выполняют анализ структурно-денудационных форм на рельефе с выделением терригенных отложений, строят карты распределения аддитивных показателей и отождествляют объекты, характеризующиеся распределением аномальных значений аддитивных показателей и Hg в ряду Si, Al, Ti, Y-Ва, Cu, Pb, Zn, Ag-Hg-Ba, Cu, Pb, Zn, Ag-Si, Al, Ti, Y, с нефтегазовыми перспективными участками, при выявлении предпосылок существования нефтегазовых участков выполняют зондирование грунта в радиальном, аксиальном и тангенциальном направлениях путем детектирования механизмов спин-фононных при воздействии на объект исследования когерентным импульсным протонным спиновым эхом, при этом выполняют томографическое восстановление изображения исследуемого геологического разреза грунта на уровне призматических кристаллов, из известного уровня техники не выявлены, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию патентоспособности «изобретательский уровень».

В отличие от известного способа геохимической разведки [1], который включает взятие проб грунта путем выполнения буровых работ и выполнение работ для взятия проб растительности вдоль водоемов, (что ограничивает его использование только условиями суши), в заявляемом техническом решении за счет того, что предварительно выполняют съемку рельефа водной акватории, по результатам съемки выявляют затопленные речные долины, пересекающие континентальный шельф, выполняют зондирование донных осадков акустическими импульсами и измерение временного интервала между раздельными сигналами, выполняют восстановление рельефа местности, определяют длину корреляции динамических переменных, описывающих потоки энергии и/или импульса от вершины донного отложения осадков до подошвы и от подошвы донного отложения осадков на глубину залегания грунта до 2-4 км, выполняют анализ структурно-денудационных форм на рельефе с выделением терригенных отложений, строят карты распределения аддитивных показателей и отождествляют объекты, характеризующиеся распределением аномальных значений аддитивных показателей и Hg в ряду Si, Al, Ti, Y-Ba, Cu, Pb, Zn, Ag-Hg-Ba, Cu, Pb, Zn, Ag-Si, Al, Ti, Y, с нефтегазовыми перспективными участками, при выявлении предпосылок существования нефтегазовых участков выполняют зондирование грунта в радиальном, аксиальном и тангенциальном направлениях путем детектирования механизмов спин-фононных взаимодействий при воздействии на объект исследования когерентным импульсным протонным спиновым эхом, при этом выполняют томографическое восстановление изображения исследуемого геологического разреза грунта на уровне призматических кристаллов, исключается необходимость взятия проб грунта и растительности. Взятие проб грунта и растительности может быть выполнено после установления потенциальных нефтегазовых районов для установления пригодности выявленных месторождений для промышленного освоения.

Способ основан на гидроакустическом зондировании рельефа дна и методе детектирования механизмов спин-фононных взаимодействий в морской среде методом когерентного импульсного протонного спинового эха, который является одним из современных методов квантовой радиофизики и относится к методам неразрушающего контроля.

Главное преимущество метода заключается в четкой физической концепции квантово-механических представлений о структуре вещества. Вся информация о структуре среды и явлениях, происходящих в ней, отображена в динамике прецессии спинов резонирующих поляризованных атомных ядер и детектируется методом протонного спинового эха с учетом механизмов спин-фононных взаимодействий.

Исследование структуры молекулы воды, динамики ее изменения в результате взаимодействия воды с природными и антропогенными объектами и явлениями дает возможность для изучения физической сути различных природных и антропогенных процессов (микроструктуры морской воды, динамики взаимодействия океана и морского дна).

Проблема исследования структуры воды, как и вообще жидкого состояния вещества, - одна из наиболее сложных в современной физике конденсированного состояния. Морская вода, по составу и своей структуре, является сложной гетерогенной и многофазной системой. Исследования показали, что многофазовые состояния морской воды обладают различными временами корреляции молекул жидкости и соответственно разными временами релаксации, которые зависят от интенсивности межфазового обмена. Благодаря уникальной энергетической чувствительности, почти достигшей в настоящее время квантового предела - постоянной Планка h=4×10^-15 эВ/Гц, данный квантовый радиофизический метод все более широко используется для самых различных измерений, требующих предельных разрешения и чувствительности. Импульсная мультиплексная логика измерений позволяют выделить фазы с разной подвижностью молекул и временами жизни протона в данной фазе, что исключительно важно для решения вышеуказанных задач. А использование эффектов механизма спин-фононных взаимодействий, т.е. поглощение энергии ультразвукового излучения отдельными фазами, составляющими гетерогенную систему, позволяет усилить или подавить остальные составляющие, что существенно повышает селективность и чувствительность метода.

Определение номинальных условий распространения различных физических полей в пограничном слое океан - грунт.

Исследование, освоение и применение в решении прикладных оперативных задач фундаментальных квантовых свойств морской среды и извлекаемой, таким образом, информации - это новое, весьма перспективное и чрезвычайно актуальное направление, возникшее на стыке едва ли не всех передовых областей современной физики - квантовой механики, эффектов взаимодействия различных видов излучений с веществом, а также же теории информации и дискретной математики. Квантовые радиофизические методы относятся к фемтехнологиям, позволяющим по уровню разрешения и чувствительности достичь почти квантового предела.

Для исследований параметров среды может быть использован весь спектр существующих датчиков: геофизических (акустических, сейсмических, магнитных), радиоактивных излучений, оптоэлектронной и радиолокационной съемки, с перекрытием всего электромагнитного спектра. При этом осуществляется измерение геометрических размеров и соотношений, статистических, динамических и других физических характеристик контролируемых и наблюдаемых объектов (стационарных и подвижных), а также производится регистрация сигнатур: характерных полей, создаваемых этими объектами (электромагнитных, радиационных, магнитных) и приравненных к ним (полям) сигналов (акустических, сейсмических и др.), выявление химических и биологических агентов и состава конструкционных материалов объектов и их элементов.

Способ реализуется следующим образом.

На водной акватории (или заданном регионе суши с реками и болотами) выполняется съемка рельефа дна. Съемка рельефа может выполняться посредством известных способов и средств, основанных на принципах гидроакустики (многолучевые эхолоты, гидролокаторы, профилографы и т.д.).

По результатам съемки рельефа дна и его картографического отображения, применительно к морским акваториям, выявляют направление затопленных речных долин, которые пересекают континентальный шельф.

При этом затопленные речные долины выявляются по сильно вытянутым извилистым понижениям, пересекающим континентальный шельф и являющимся непосредственным продолжением речных долин прибрежной суши (см. например: Леонтьев O.K. Морская геология. М.: Высшая школа. 1982, с.161).

Далее выполняют зондирование донных осадков вдоль направления затопленных речных долин акустическими импульсами и измерение временного интервала между раздельными сигналами, формируемыми гидроакустическими средствами. По результатам акустического зондирования формируют слои донных отложений и грунта по глубине залегания до 4 км.

Выполняют восстановление донных отложений и грунта на глубину распространения акустических сигналов. При этом определяют длину корреляции динамических переменных, описывающих потоки энергии и/или импульса от вершины донного отложения осадков до подошвы и от подошвы донного отложения осадков на глубину залегания грунта до 2-4 км.

По томографическому восстановлению донных отложений и грунта выполняют механическую дифференциацию осадков и взвеси, с выделением фракций механического состава (гранулометрических фракций), в соответствии с классификацией фракцией, принятой в практике морских геологических исследований (см. например: Леонтьев O.K. Морская геология. М.: Высшая школа. 1982, с.80).

Далее выполняют анализ на содержание химических элементов, с выделением терригенных отложений, строят карты распределения аддитивных показателей и отождествляют объекты, характеризующиеся распределением аномальных значений аддитивных показателей и Hg в ряду Si, Al, Ti, Y-Ba, Cu, Pb, Zn, Ag-Hg-Ba, Cu, Pb, Zn, Ag-Si, Al, Ti, Y, с нефтегазовыми перспективными участками.

По наличию терригенных отложений судят о наличии нефтегазоносности исследуемой акватории.

Суждение о наличии нефтегазоносности по наличию терригенных отложений основано на известном факте, заключающемся в том, что многие шельфы характеризуются значительной мощностью платформенного чехла, которая резко убывает на внешнем крае шельфа. Это обусловлено тем, что у многих шельфов, внешний край приподнят, и в большинстве случаев к шельфу приурочены острова (см. например: Леонтьев O.K. Морская геология. М.: Высшая школа. 1982, с.176).

Поскольку многие шельфы представляют собой продолжение низменностей, приуроченных к крупным платформенным прогибам или синеклизам, то толщи, выполняющие эти прогибы, наклонены в сторону шельфа и достигают максимальной мощности именно в его пределах. Большая мощность терригенных осадков в нефтегазоносных районах является условием, благоприятствующим нефтегазоности.

При выявлении акваторий существования возможных нефтегазовых участков, выполняют зондирование грунта в радиальном, аксиальном и тангенциальном направлениях путем детектирования механизмов спин-фононных взаимодействий при воздействии на объект исследования когерентным импульсным протонным спиновым эхом, что может быть реализовано посредством зонда, спускаемого с исследовательского судна. Устройство, посредством которого реализуется заявляемый способ, представляет собой зонд протонного спинового эха, снабженный спектрометром протонного спинового эха и блоком обработки спин-релаксационных параметров, аналог которого описан в источнике: Зверев С.Б. Новый метод исследования динамики вод океана. Владивосток. Труды Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН, т.3, 1990, с.160-172. По полученным данным посредством зонда протонного спинового эха выполняют томографическое восстановление изображения исследуемого геологического разреза грунта на уровне призматических кристаллов, что позволяет выполнить минералогический анализ.

При этом определение количественных соотношений минералов выполняется путем их выделения по плотности, оптическим свойствам, магнитным электромагнитным, а также физическим и химическим признакам с использованием известных методов минералогического анализа (см. например: Леонтьев O.K. Морская геология. М.: Высшая школа, 1982, с.87).

При выявлении потенциальных нефтегазовых участков, как и в прототипе, берут пробы грунта и растительности вдоль речного русла, выполняют анализ аддитивных показателей, строят карты распределения аддитивных показателей и отождествляют объекты, характеризующиеся распределением аномальных значений аддитивных показателей и Hg в ряду Si, Al, Ti, Y-Ba, Cu, Pb, Zn, Ag-Hg-Ba, Cu, Pb, Zn, Ag-Si, Al, Ti, Y, с нефтегазовыми перспективными участками, в части оценки целесообразности промышленного использования.

Практическая реализация предлагаемого способа технической сложности не представляет, так как для его реализации используются средства, имеющие промышленную применимость.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1786460.

2. Патент РФ №2017138.

3. Патент РФ №2040783.

4. Патент РФ №2108597.

Способ геохимической разведки, включающий отбор проб горных пород и растительности вдоль водотоков, разделение проб горных пород на фракции и их анализ на содержание химических элементов, пробы пород разделяют на две фракции - более 0,1 мм и менее 0,1 мм, первую анализируют на Si, Al, Ti, Y, а вторую - на Hg, а пробы растительности анализируют на Ва, Cu, Pb, Zn, Ag, результаты анализа фракции более 0,1 мм и проб растительности пересчитывают на соответствующие аддитивные показатели нормированных концентраций, строят карты распределения указанных аддитивных показателей и Hg и отождествляют объекты, характеризующиеся распределением аномальных значений аддитивных показателей и Hg в ряду Si, Al, Ti, Y-Ва, Cu, Pb, Zn, Ag-Hg-Ва, Cu, Pb, Zn, Ag-Si, Al, Ti, Y, с нефтегазовыми перспективными участками, отличающийся тем, что предварительно выполняют съемку рельефа водной акватории, по результатам съемки выявляют затопленные речные долины, пересекающие континентальный шельф, выполняют зондирование донных осадков акустическими импульсами и измерение временного интервала между раздельными сигналами, выполняют восстановление рельефа местности, определяют длину корреляции динамических переменных, описывающих потоки энергии и/или импульса от вершины донного отложения осадков до подошвы и от подошвы донного отложения осадков на глубину залегания грунта до 2-4 км, выполняют анализ структурно-денудационных форм на рельефе с выделением терригенных отложений, при выявлении предпосылок существования нефтегазовых участков выполняют зондирование грунта в радиальном, аксиальном и тангенциальном направлениях путем детектирования механизмов спин-фононных взаимодействий при воздействии на объект исследования когерентным импульсным протонным спиновым эхом, при этом выполняют томографическое восстановление изображения исследуемого геологического разреза грунта на уровне призматических кристаллов.