Московский Государственный университет имени М. В. Ломоносова ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых Морская газогеохимическая съемка по донным осадкам в акваториях (методика и основные принципы) А. А. Фокина МОСКВА 2014 Цель: Интерпретация данных газогеохимической съемки • • • выявление газовых аномалий определение состава и происхождения УВ газов изучение особенностей газогеохимических полей Задачи: • Изучение и обобщение опубликованных геолого-геофизических материалов для описания геологического строения региона • Отбор образцов приповерхностных осадков и УВ газов в ходе научноисследовательских морских экспедиций • Изучение молекулярного и изотопного состава УВ газов из донных осадков • Изучение изотопного состава углерода и кислорода карбонатнов в осадках • Описание и изучение состава, строения и свойств образцов донных илов с применением компьютерной микротомографии, рентген-фазового количественного анализа, карбонатометрии, гранулометрии • Интерпретация результатов исследований УВ газов и донных осадков 2 Морская газогеохимическая съемка по донным илам ГГС - один из основных прямых геохимических методов поисков месторождений нефти и газа Методические подходы основываются на положении о существовании непрерывного процесса переноса УВ посредством субвертикальной миграции из глубинных УВ скоплений в направлении поверхности, вплоть до водной толщи, и рассеивании в последней (Петухов, Старобинец, 1993) МИГРАЦИЯ Диффузия Факторы: тектонические литологические геотермические гидрогеологические ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ Фильтрация Нормальное Аномальное (региональный газовый фон) (фокусированная разгрузка УВ) Области фокусированной разгрузки флюидов: Активные окраины (Каскадия, Барбадос, Восточно-Алеутская окраина, Средиземноморский вал, окраина Перу и др.) Пассивные окраины (Мексиканский залив, Черное море, Норвежская окраина, Балтийское и Северное моря, глубоководные конусы рек Нигер, Конго, Нил, и др.) Карта распространения районов фокусированной флюидной разгрузки (Иванов, 1999) 3 Методика изучения фактического материала 4 На борту научно-исследовательских судов Донный пробоотбор Гравитационная трубка в геологической лаборатории Гравитационная трубка в процессе подъема Отбор УВ газов Дегазация - Литологическое описание осадка - Фотографирование осадка Метод «head – space» Схема дегазации донных осадков и консервации газа 5 Камеральные и лабораторные исследования (337 проб УВ газов из 58 станций) Молекулярный состав УВ газов Газовая хроматография • • Изотопный состав УВ газов Изотопный состав углерода и кислорода карбонатов Пример хроматограммы Газовый хроматограф GC • Компьютерная рентгеновская микротомография • Рентген-фазовый количественный анализ • Гранулометрический анализ • Карбонатометрический анализ Изотопный масс-спектрометр Delta V Advantage Микротомограф SkyScan-1172 6 Молекулярный состав и происхождение УВ газов в современных илах Баренцева моря 7 Южная часть Баренцева моря Район работ 18-ый рейс в рамках Международной программы ЮНЕСКО/МОК «Плавучий Университет (Обучение-черезисследования)» (2011 г.) Соляные диапиры (прогибы Нордкап и Тиддли) Донные воронки Свод Федынского С Северо-Кильдинское месторождение 8 Соляные диапиры Прогиб Тиддли AR67 AR03 AR66 AR05 (Южная часть Баренцева моря) Газ сухой, полусухой (СН4 90-100%) Прогиб Нордкап Концентрации: CH4 3-64 μl/l C2H6 0,06-0,56 μl/l AR04 Метан, μl/l Глубина, см 0 40 Этан, μl/l 0.0 80 0.5 С2+/CH4,% 1.0 0 0 0 0 50 50 50 100 100 150 150 150 200 200 200 250 250 250 300 300 300 100 AR66-G (подножье диапира) 10 20 Северный диапир подножье вершина Южный диапир вершина склон подножье подножье вершина 9 (Южная часть Баренцева моря) Донная воронка Газ сухой, полусухой, полужирный (СН4 79-100%) Сульфатредукторы гидротроилит (FeS·nH2O) Литология AR25-G Концентрации: CH4 5-30 μl/l C2H6, C3H8 0,09-0,86 μl/l C2H4, C3H6 0,03-0,56 μl/l и Метаногены 10 AR27-G образование AR26-G СН4 Этан Этилен, μl/l Метан, μl/l 0 AR25-G 20 30 0.0 0.4 Пропан Пропилен, μl/l 0.8 0.0 0 0.8 0 0 0 50 50 100 100 150 150 150 150 200 200 200 200 250 250 250 250 300 300 300 C2H4 Глубина, см 0.4 С2+ / СН4,% 300 Глубина, см 20 30 C3H8 50 C2H6 10 0 100 50 C3H6 100 10 Свод Федынского (Южная часть Баренцева моря) Газ сухой, полусухой, полужирный (СН4 83-100%) C2/C2' < 1 Концентрации: CH4 3-67 μl/l Газ имеет биогенное происхождение Метан, μl/l 0 40 Этан, μl/l 80 0.0 0.2 С2+ / СН4,% 0 0.4 0 0 0 40 40 40 80 80 80 120 120 120 160 160 160 10 20 30 Глубина, см AR-48-G Центр Юг 11 Северо-Кильдинское месторождение (Южная часть Баренцева моря) 21 станция по сетке профилей 2х4 км Расположение станций пробоотбора на Северо-Кильдинском месторождении 149 проб УВ газов Концентрации: CH4 3-41 μl/l C2/C2' < 1 Газ сухой, полусухой, (СН4 93-100%) Ненасыщенные гомологи (С2Н4, С3Н6) преобладают над насыщенными (С2Н6, С3Н8) Гомологов тяжелее С3 обнаружено не было Выводы Южная часть Баренцева моря (Соляные диапиры, покмарки, Свод Федынского, Северо-Кильдинское месторождение) • Газовых аномалий не обнаружено - концентрации газа на фоновом уровне (2-67 μl/l); • Этиленовый коэффициент (C2H6/С2Н4) < 1 в большинстве проб; • УВ газы имеют биогенное происхождение; • Донная воронка не активна в настоящее время; • Нефтяная система в пределах Северо-Кильдинского месторождения и Свода Федынского практически не проявлена ввиду низкой проницаемости плотных глинистых илов 13 Выводы Интерпретация данных газогеохимических исследований • В силу чрезвычайно низкой проницаемости арктических донных отложений, участки относительно повышенной проницаемости могут отражаться в газовом поле района как «концентраторы» флюидов • Такие «концентраторы» будут скорее отражать неоднородности в строение верхней части осадочного разреза, чем состояние нефтяной системы района Необходим всесторонний учет: • • геологического строения района состава, сторения и свойств приповерхностных отложений 14