THE GRADE OF GEOLOGICAL AND PETROLEUM AND GAS POTENTIAL INVESTIGATION OF RUSSIAN PLATFORM (RUSSIAN PART) IS THE BASE FOR THE NEW STRATEGY AND TECHNOLOGY ELABORATION FOR HYDROCARBON ACCUMULATIONS EXPLORATION

Abstract


The depth structure and rocks composition of Eastern part of the Russian platform have been investigated in the high grade. Within this territories hundreds petroleum and gas fields were in exploitation. For their exploration the different types of geophysical and geological methods were applied. These data allows consider and evaluate their effectiveness as well as theoretical base. The data shows that the postulates of organic petroleum and gas genesis paradigm dominating in the petroleum geology and teaching of the students in universities all over the world are not in line with real modern data and information. The history of petroleum exploration works within that territories demonstrate full independency of dominated model of petroleum genesis from methodology and strategy of petroleum exploration. It substantiated that the search for the petroleum accumulations depends on the withdrawal of two uncertainties. First is static one and it composed by the trap, reservoir, shield and canal of petroleum migration. Their location is the uncertainty. Currently it declining by 3D seismic survey methods. Second is dynamic uncertainty dealing with discrete process of petroleum hydrocarbon molecules formation. This process could not be expressed by exact mathematical means, but could be determined approximately applying the mathematical theory of fuzzy sets with very high grade of the approach to the petroleum accumulation existence.

Недра востока Русской платформы, включая территории республик Татарстан и Башкортостан, содержат уникальные запасы нефти и битуминозных пород. Изученность геологии осадочного чехла и фундамента этих территорий относит- ся к числу самых высоких среди нефтеносных и газоносных провинций мира. На этой обширной территории открыты сотни месторождений нефти, включая ги- гантские Ромашкинское, Большой Арлан, Туймазинское и другие крупные ско-25Вестник РУДН, серия Инженерные исследования, 2016, № 3пления. По количеству и разнообразию геологических, геофизических, геохими- ческих, космических, спектральных и многих других методов исследования не- фтеносности и газоносности и глубинного строения недр этой территории нет равных. История формирования осадочного чехла, особенности его состава и структуры исследованы с большой детальностью. Определены части разреза оса- дочного чехла, в которых установлены максимальные по запасам залежи углево- дородов.Особенности состава углеводородов определены в залежах нефти, приурочен- ных в основном к отложениям девона и карбона, и в залежах окисленной нефти, распространенной на обширной территории западной части Татарстана и выве- денной практически на поверхность.Всесторонние данные о геологии и нефтеносности осадочного чехла и вскры- той части фундамента недр и разнообразие примененных технологий дают воз- можность осмыслить эффективность их применения и их теоретическую базу и оценить целесообразность применения подобных технологий в дальнейшем, в том числе для исследования нефтеносности пород кристаллического фундамента.Опыт и результаты поисковых и разведочных работ дают возможность крити- чески рассмотреть парадигму органического генезиса нефти с точки зрения иде- ологии для определения перспектив нефтеносности [3]. История изучения гео- логии и нефтеносности и многолетняя практика поисков месторождений и их разведки нефти на этой территории ясно показала, что представление об органи- ческом генезисе нефти, ее миграции и возрасте, доминирующее в науке и препо- давании в университетах мира, на практике не используется.История открытия нефтяных месторождений на территориях Татарстана и Башкортостана неопровержимо доказывает это. Первые скважины, открывшие Туймазинское и Ромашкинское месторождения, ориентировались исключитель- но на структурный фактор, поскольку в 1950-е гг., когда они были открыты, ни- какие нефтематеринские толщи в палеозое на этой территории не выделялись и не изучались. Вся история поисков нефти в недрах Татарстана показывает, что нефтематеринские толщи и их катагенез не имеют отношения к поисковому и разведочному процессу.Следовательно, впервые в мировой практике объективные данные показали непричастность господствующей парадигмы генезиса нефти к поискам и раз- ведке. Существование глубинных очагов, своеобразных пластов или крупных погребенных полостей генераторов нефти и одновременно ее хранилищ, якобы питающих нефтяные месторождения в осадочном чехле, пока не подтверждены практически и не обоснованы теоретически. Таких глубинных очагов не может быть в принципе. Идея о полном химическом составе нефти, формируемом в одном месте, в своеобразном «природном котле», в котором она может пребывать неизменной после образования сотни миллионов лет, а затем мигрировать также неизменной к зонам аккумуляции, не получила обоснования.Нефтеносность и геологическое строение недр этой и многих других террито- рий подтверждает мнение многих исследователей о существовании оптимально- го интервала нефтеносности, результирующего процесс генезиса нефти. Этот интервал может быть в отложениях любого возраста и литологического состава,26Сейфуль-Мулюков Р.Б. Изученность геологии и нефтеносности недр востока Русской платформы...если присутствует основной атрибут месторождения - геологический фактор: резервуар, коллектор, экран и канал миграции. Мы идентифицируем нефть в гео- логической среде только при наличии совокупности этих элементов. Мнение о существовании интервала нефтеносности, растянувшегося от мантии до верхних горизонтов осадочного чехла земной коры, остается неподтвержденной гипоте- зой. В каждом регионе интервал максимальной нефтеносности и газоносности формируется в определенной части разреза. На востоке Русской платформы она приурочена к отложениям палеозоя, в Саудовской Аравии и Западной Сибири - к отложениям мезозоя, в Северном Предкавказье - к третичным отложениям, на шельфе Вьетнама - к породам кристаллического фундамента.Школа нефтяной геологии России и Украины возродила идеи Д. Менделеева, Н. Кудрявцева и П. Кропоткина о неорганическом, глубинном генезисе нефти и начала изучать эту проблему, включая бурение сверх глубоких скважин. По дан- ным регионального, глубинного сейсмического зондирования [16] и представле- ниям о возможной нефтеносности фундамента [3; 11] было пробурено более 20 сверхглубоких скважин, многие из которых вскрыли его на глубину более 3000 м. Ранее сверхглубокое бурение было осуществлено на Туймазинском месторожде- нии в Башкирии. Был получен богатый материал о структуре, составе пород фун- дамента и углеводородных флюидах. Стало очевидным, что бурение очень до- рогих скважин в фундаменте с целью поиска залежей нефти в породах докем- брийского фундамента или складчатого основания палеозойских и мезозойских платформ нецелесообразно, пока не будут разработаны эффективные геофизи- ческие технологии определения в этих породах экранирующего фактора, а также зон, которые являются резервуаром и коллектором. Канал миграции, если он будет намечен по геофизическим данным и установлен бурением в фундаменте, является только одним, не решающим фактором, обуславливающим формиро- вание промышленного скопления.Многочисленные данные и факторы, заложенные в свойствах, структуре, со- ставе и распространении нефти, дают основание считать ее образование и фор- мирование месторождений современным процессом [13]. Нефть представляет собой результат дискретного процесса образования и каталитического преобра- зования углеводородных молекул. Он начинается в мантии, протекает в литос- фере и ее верхней части - земной коре и заканчивается в залежи. Образование, миграция и аккумуляция газообразных и жидких углеводородных молекул в про- мышленные залежи осуществляется различно. Однако в обоих процессах пара- метры геологической среды, как и мигрирующего флюида, в любой момент раз- вития скрыты от непосредственного наблюдения, регистрация их невозможна, а следовательно, нельзя получить данные для математического расчета процессов. В этом и заключается изменяющаяся или динамическая неопределенность про- цесса генезиса нефти и газа, результат которого не может быть вычислен одно- значно математически.Образование нефти - это последовательный процесс формирования ее пол- ного углеводородного и химического состава, заканчивающийся в залежи, кото- рая являются местом ее рождения. После этого нефть живет, т.е. обменивается27Вестник РУДН, серия Инженерные исследования, 2016, № 3веществом, энергией и информацией с окружающей геологической средой. Это ключевой показатель для ее идентификации в недрах, поиска и разведки залежей.Промышленные технологии изучения и установления места, в котором рож- дается нефть, не зависят от наличия или расположения очага генерации, мате- ринской толщи, ее возраста, от путей и способов миграции нефти и других по- стулатов любой модели генезиса. При поиске промышленных скоплений нефти или газа геологу и геофизику не нужно учитывать как и где они образовались, в каком виде, когда и откуда мигрировали в залежь. К основной цели поиска или разведки - установлению элементов геологического фактора и определению на- личия в коллекторе резервуара нефти - эти процессы непосредственного отно- шения не имеют. Поиски и разведка нефти и газа - это решение двух проблем: снятие статической и динамической неопределенности.Статическую неопределенность выражают элементы геологической среды - резервуар, коллектор, экран и канал миграции. Неопределенность их располо- жения снимают геофизические методы, позволяющие определять наличие этих элементов в стратифицированном осадочном чехле. Статическая неопределен- ность возможного скопления нефти в нестратифицированных магматических и метаморфических породах фундамента пока не может быть снята однозначно существующими геофизическими методами. Это основная проблема изучения нефтеносности фундамента и бурения сверхглубоких скважин с поисковыми це- лями.Динамическая неопределенность связана с дискретным, современным про- цессом образования нефти и формирования ее промышленного скопления. Сня- тие этой неопределенности представляет основную трудность. С риском получить отрицательный результат и большими издержками ее снимает «господин долото» или скважина «дикая кошка». На самом деле заложение скважины - самого до- рого элемента поисков и разведки нефти и газа - до сих пор основано на резуль- татах снятия статической неопределенности геофизическими методами, а дина- мическая неопределенность доверена опыту и интуиции геолога, который руко- водствуется постулатами органической парадигмы. Геолог должен исходить из принципа современного процесса нефтеобразования и нахождения результата этого процесса, т.е. залежи с помощью геохимических, технологических и мате- матических методов.Динамический, меняющийся характер процесса генезиса нефти и ее статус сложной, современной термодинамической системы [13] определяет одно из ее свойств - обмениваться веществом, энергией и информацией с геологической средой. Миграция углеводородных молекул, присущих только нефти, которые накапливаются неизменными в элементах окружающей среды - почве, расти- тельном и снежном покрове, грунтовой влаге и приземном слое атмосферы, дав- но было замечено и изучалось многими исследователями [5; 10; 18]. Были пред- ложены методы их регистрации и использования как поисковый признак после обработки аналитическими и математическими методами. Опыт снятия динами- ческой неопределенности в регионах Сибири газогеохимической съемкой, осно- ван на регистрации углеводородных молекул в элементах среды или определени- ем их непосредственной эмиссии из залежи на поверхность [15]. Разрабатывают-28Сейфуль-Мулюков Р.Б. Изученность геологии и нефтеносности недр востока Русской платформы...ся и другие методы регистрации флюида в залежи или их эмиссии на поверхность: метод геодинамических шумов [4] и инфразвуковых волн от залежи [1], радио- метрические [14] и другие методы [19].Эффективным является математический метод, которым можно снять дина- мическую неопределенность, с некой степенью приближения к истине, зависимой от точности исследования и фактического материала. Поскольку элементы сре- ды аккумулируют углеводородные молекулы, содержащиеся только в нефти, в разной мере, степень отражения ими реального скопления обычно нечеткая, не- ясная. Наличие множества разнородных признаков реально существующего в недрах объекта, с разной степенью и четкостью отражающих одно явление - скопление нефти/газа в недрах, дает возможность рассматривать их как нечеткое множество (fuzzy set). Теория нечетких множеств [8] позволяет математически рассчитать степень принадлежности его любого элемента (в данном случае от- дельной углеводородной молекулы) к этому множеству, а следовательно, доказать существование самого скопления.Геохимические признаки не показатель процесса образования нефти, они яв- ляются индикатором его результата, т.е. наличия скопления нефти на глубине. Феномен нефтеносности определяется на глубине как залежь, т.е. объект макро- уровня. Геохимические признаки показывают проявление этого феномена на микро- и наноуровнях в виде углеводородных молекул, характерных только для нефти, в веществах и явлениях на поверхности. Их регистрация точными геохи- мическими методами и обработка математическим аппаратом нечетких множеств и в реальном времени и есть один из элементов нового подхода к поискам и раз- ведке.Установление наличия залежей нефти, газа или углеводородного конденсата в нестратифицированных, сплошных, глубоко залегающих геологических средах пород фундамента и складчатых оснований также требует снятия статической и динамической неопределенности. Резервуар, коллектор и экран в этих средах иные, нежели в стратифицированных толщах [12]. Отличие литологического со- става, структуры, строения и физических свойств плотных, кристаллических геологических сред от стратифицированных требует иных методов изучения раз- мещения зон и полостей аккумуляции углеводородного флюида. Методы снятия их статической неопределенности только разрабатываются, поскольку существу- ющими технологиями сейсморазведки эта проблема не решается и трехмерные модели недр для нестратифицированной среды пока не строятся. Исследователь- ская мысль использует различные методы выяснения их структуры и насыщен- ности флюидом. Среди них изучение влияния термодинамических условий на микроструктуру и фильтрационные свойства [7], микросейсмическое зондиро- вание в активных пористых средах [17], исследование глубоко залегающих сред методами вибросейсморазведки, регистрацией магнитотеллурических и электро- магнитных свойств геологической среды [2], люминесцентные и электрохими- ческие [9] и другие методы.Легкие компоненты нефти или газа из скоплений нефти в глубоких горизонтах фундамента мигрируют к поверхности и аккумулируются в элементах среды на поверхности так же, как и от традиционных залежей, приуроченных к стратифи-29Вестник РУДН, серия Инженерные исследования, 2016, № 3цированным толщам осадочного чехла. Поэтому для их регистрации применимы методы, упомянутые выше, в том числе методы, основанные на теории нечетких множеств.В Татарстане и в других нефтеносных регионах для поиска и разведки нефти весьма успешно до сих пор применяются традиционные геологические и геофи- зические методы. Накоплен большой опыт и фактический материал по изучению объектов макроуровня - пластов, насыщенных углеводородным флюидом, их литологического состава, структуры, текстуры, термодинамических характери- стик, сплошности или нарушенности и других свойств. Это дает возможность выделить методики снятия статической неопределенности на территориях, недра которых нефтеносны, с территориями, недра которых оказались пустыми. С дру- гой стороны, опыт геологов и геохимиков регионов Сибири по изучению прямых геохимических признаков в элементах геологической и окружающей среды [5; 6; 15] дает возможность сравнивать территории, показатели нефтеносности которых отражены на поверхности, с территориями, на которых такие показатели отсут- ствуют.Подобный комплексный, не традиционный подход к оценке перспектив не- фтеносности и выбору стратегии поисковых и разведочных работ в настоящее время оправдан. Имеется в виду влияние на эти работы традиционного геологи- ческого фактора и новых вызовов экономического и политического характера. Геологическим остается доминирование представления об органическом генези- се нефти и газа и их генетической связи с исходным веществом биосферной при- роды. Подобный постулат о генезисе как основе оценки перспектив не соответ- ствует геологии и нефтеносности недр востока Русской платформы. Необходи- мость внешних кредитов для финансирования поиска и разведки нефти на этой территории отсутствует, поскольку они являются серьезной экономической про- блемой освоения ресурсов арктического шельфа, как и политические, внешние ограничения в доступе к западным технологиям и технике, необходимые для их реализации.В создавшихся условиях представляется целесообразным найти решение, не зависящее от постулата о существовании в недрах нефтематеринских толщ и оча- гов генерации, свободное от привлечения внешних технологий и оборудования и реализуемое при помощи имеющихся финансовых ресурсов. Это решение опре- деляет главная цель поиска и разведки - залежь нефти, безотносительно к ее генезису. Поиск и разведка - это снятие статической и динамической неопреде- ленности расположения нефти в залежи. Для этого предлагается использовать уникальные разработки российских геологов, геофизиков геохимиков и матема- тиков. Среди них представления о неорганическом, глубинном генезисе нефти и газа, геохимические методы регистрации молекул углеводородов нефти в эле- ментах окружающей среды, методы изучения геологических сред, в том числе нестратифицированных, благоприятных для аккумуляции углеводородного флю- ида в магматических и метаморфических породах. Пора серьезно относиться к разнообразным проявлениям углеводородных молекул на поверхности, присущих только нефти, как к реальным феноменам, точной математический расчет кото- рых с большим приближением показывает наличие нефти на глубине.30Сейфуль-Мулюков Р.Б. Изученность геологии и нефтеносности недр востока Русской платформы...В пользу новых подходов к поискам и разведки являются физико-географи- ческие, климатические и инфраструктурные условия, благоприятные во многих территориях в Европейской и Азиатской частях России, нефтеносность и газо- носность недр которых установлена. Реализация потенциальных возможностей связана с конкретной территорией, геологическая структура которой всегда уни- кальна, что требует индивидуального подхода.В настоящее время важно четко представлять, что отход от традиционной по- следовательности поисковых и разведочных работ на лицензионных участках, основанных на старых представлениях о генезисе нефти и углеводородного газа, необходим не только тем, кто прямо или косвенно связан с поисками и разведкой нефти, но и потенциальным спонсорам этих работ. Существует реальная возмож- ность вкладывать меньшие средства как в поиски, так и в разведку, но получать надежную оценку нефтеносности, снимая неопределенности размещения залежей в последовательности, зависящей от конкретных геологических и физико-гео- графических условий.Основной идеей настоящей статьи можно считать призыв отказаться от сте- реотипов в нефтяной геологии. Опыт изучения геологического строения недр востока Европейской части России в контексте ее нефтеносности и разработка прямых геохимических методов прогнозирования нефтеносности в регионах Си- бири не имеет аналогов в нефтяном геологическом сообществе. Практически все нефтяные компании, в том числе нефтяные гиганты западных стран, до сих пор полностью ориентированы на поиски нефти органической природы. С учетом несомненных достижений нефтяников России, отмеченных выше, есть все ос- нования полагать, что они могут быть лидерами и в организации и поддержке новых форм, производственных и научно-исследовательских структур, в том чис- ле коммерческих, ориентированных на комплексный сервис по оценке нефте- носности недр и обоснование заложения скважин на основе нетрадиционных методов.

R B Seyful-Mulyukov

Federal investigation center “Informatics and control”

Vavilova str., 44, k. 2, Moscow, Russia, 119333

Views

Abstract - 85

PDF (Russian) - 199


Copyright (c) 2016 Сейфуль-Мулюков Р.Б.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.