Анализы содержания углеводородов в почвах

Развитие метода. Исследования Лейбемейера в Германии и В.А. Соколова в России положили начало использованию анализов почвенных углеводородов для определения местоположения в недрах нефтяных и газовых залежей. В.А. Соколов, измерив содержание метана в почвах, высказал предположение, что участки максимального содержания метана в почвах располагаются как раз над залежами нефти или газа. В США анализ почвенных газов довольно интенсивно проводился Е. Розэром, Ю. Мак-Дермоттом и Л. Горвицем. По их данным самые высокие концентрации углеводородов в почвах встречаются не над нефтяными или газовыми залежами, как предполагал В.А. Соколов, а над их краями в виде расплывчатого кольца. Большее внимание в США уделялось определению содержания тяжелых углеводородов или битума (waxes).

Вопрос о пользе анализов почвенных углеводородов является одним из самых спорных вопросов нефтяной геологии. Вообще, следует заметить, что интерес к почвенным анализам снизился, примерно, с 1940 г. Многие из тех, кто имел дело с результатами соответствующих полевых съемок, пришли к выводу, что эта методика, по крайней мере, применительно к отдельным районам, не принесла никакой пользы.

Об анализе почвы в округе Джонс в Техасе. Рис. 22-1 и 22-2 из работы У. Р. Рансома иллюстрируют характер данных, полученных на основе почвенных анализов. Как бы то ни было, в этом случае данные являются более полными и убедительными, чем в большинстве других опубликованных работ. Приведенные на картах 22-1 и 22-2 площади больше, чем площади, охватываемые большинством других геохимических карт; указано, кроме того, местоположение исследованных районов. He отмечено, однако, что измерялось и положено в основу этих карт. В. Р. Рансом полагает, что определявшийся в пробах компонент представляет собой видоизмененное вещество, образовавшееся при миграции кверху углеводородных газов.

Отличительными признаками этих карт являются кольце-образность ореолов или несоответственно большие площади, частично окружающие нефтяные месторождения. Принято считать, что месторождение Харди (Hardy) частично оконтуривается на карте данными почвенных анализов. Антиклинальный нос, к которому приурочена залежь, был закартирован сейсмическим методом, но местоположение скважины-первооткрывательницы на этом носу было выбрано на основании результатов почвенных анализов. Обе приведенные карты (22-1 и 22-2), по-видимому, подтверждают ценность почвенных анализов как одного из способов определения местоположения нефтяных и газовых месторождений. Если это в общем и верно, то только в отношении опубликованных карт и работ, которые приходится принимать без возможности критической их проверки.

О стоимости почвенных анализов. Стоимость углеводородного анализа почвы может быть сравнима со стоимостью гравиметрической съемки. Разумеется, стоимость на каждую квадратную милю (2,6 км2) зависит, главным образом, от вида анализов и особенно от того, на каком расстоянии друг от друга размещены пункты отбора проб. При стоимости каждого почвенного анализа в 10 долларов, стоимость съемки площади, изображенной на рис. 20-1 (150 кв. миль) (388,5 км2) будет составлять около 20 000 долларов.

Особенности и значение почвенного анализа. Происхождение углеводородов. Практически все опубликованные в США отчеты о почвенных анализах составлены лицами, коммерчески заинтересованными в успешной деятельности компаний, производящих почвенные анализы; следовательно, в этих отчетах, вероятно, оттенены наиболее благоприятные стороны метода. Рассмотрение литературы по данному вопросу поэтому подобно выслушиванию в дискуссии лишь одной стороны. Te же немногие данные, которые приводятся беспристрастными наблюдателями, являются гораздо менее благоприятными для рассматриваемого метода.

Миграция из нефтяных и газовых залежей является лишь одним из возможных источников углеводородов в почве. Другим» источниками являются процессы ферментации органического вещества бактериями, гниение растительного материла и выделения при выветривании пород, нередко содержащих незначительное количество углеводородов. Измерения показали, что концентрация углеводородов составляет обычно от 10в-7 до 2*10в-5%, т. е. величины настолько малые, что процессы, в результате которых образуются углеводороды, проследить обычным путем невозможно. Ю. Мак-Дермотт (223) отмечает, что углеводородные газы были обнаружены в почвах района Ланоу-Бэрнег в Техасе и в районе Сиеррас в Калифорнии, где развиты глубинные породы — изверженные или метаморфические — и где невозможны подземные скопления нефти и газа. Это, несомненно, наводит на мысль, что углеводороды образовались в почве и не имеют никакого отношения к нефтяным или газовым залежам. Невозможно допустить, что находимые в почвах в настоящее время тяжелые углеводороды и битумы мигрировали из нефтяных и газовых коллекторов. Поэтому защитникам метода почвенных анализов приходится говорить, что эти продукты образовались из метана или, вероятно, из этана. He исключена возможность, что тяжелые углеводороды образовались из метана и этана или при каталитическом воздействии глинистого сланца или глины, или под воздействием альфа-частиц, излучаемых радиоактивными веществами, или в результате воздействия света на дневной поверхности. В последнем случае образующиеся продукты должны вместе с дождевой водой проникать в почву.

Другими факторами, которые обычно не принимаются во внимание, когда речь идет о почвенных анализах, но которые, вероятно, могут оказывать существенное влияние, являются следующие: характер почв, свойства покрываемых ими пород, метеорные осадки и ветер, рельеф местности и циркуляция подземных вод. Медленно опускаясь (допустим, что это имеет место), углеводороды будут, очевидно, уноситься грунтовой водой и будут выходить там, где грунтовая вода подходит к поверхности.

Причина аномалий. Можно думать, что в почвах остаются ничтожные содержания метана и следы других углеводородов и что эти исключительно низкие концентрации в разных местах различны. Удивительной является связь этих изменений с нефтяными и газовыми месторождениями. Можно было бы оспаривать реальность этой связи и доказывать, что она обусловлена усовершенствованием методов геохимической съемки, психологическими моментами или же приемами представления результатов. Вследствие того, что очень многое из методики проведения почвенных анализов засекречивается, а значительная часть необходимых сведений скрывается и не публикуется, то не представляется возможным проверить результаты применения методов, как это практикуется обычно при геофизических исследованиях.

Если действительно повышенные содержания углеводородных газов располагаются вокруг нефтяных залежей, то весьма важно выяснить причины этой связи. Они рассматриваются в литературе, однако, как нам кажется, до сих пор не было выдвинуто ни одного сколько-нибудь удовлетворительного объяснения. По-видимому, нет оснований для допущения возможности образования трещин по периферии нефтяных залежей, по которым газы могли бы подниматься к дневной поверхности. Особенно это касается залежей в стратиграфических ловушках, в районах которых отсутствуют сбросы. Если допустить, что миграция углеводородов происходит путем диффузии в растворенном состоянии, то тогда миграция могла бы иметь место и там, где нет трещин. В таком случае, однако, возникает необходимость объяснить наличие повышенных концентраций газа по краям залежи тем, что поры в пластах, непосредственно ее покрывающих, закупорены углеводородами [твердыми] или же цементом, выпавшим из раствора. В любом случае должно бы было иметь место исключительно большое снижение проницаемости покрывающих пластов, однако имеющиеся на этот счет данные говорят о том, что такого уменьшения проницаемости пород над залежами не существует.