Полная версия

Главная arrow География arrow Геохимические дистанционные поиски месторождений

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

ГЕЛИЕВАЯ СЪЕМКА

Основоположником гелиевой съемки является И.Н. Яницкий. Созданная им лаборатория и специальное оборудование (ИНГЕМ-1,2) позволили в свое время сделать определенный прорыв в этом направлении. Гелиевая съемка традиционно использовалась для картирования перекрытых разрывных структур высокого ранга с дальнейшим выделением геопатогенных зон. Недостатком гелиевой съемки является абсолютно рекордная диффузия гелия в воздушной среде. Кларковое содержание гелия в воздухе 5,2 • 104%.

Максимальные аномалии гелия в воздухе являются крайне слабыми и составляют I-10—10э%. Гелий хорошо растворим в воде и нефтях, является сопутствующим газом на газовых промыслах.

Гелий по своему происхождению — мантийный газ, не связанный с нефтематеринскими породами, основная масса которого образуется путем распада радиоактивных элементов. Диффундируя вверх, он может накапливаться в УВ ловушках, частично растворяться в нефтях. Если в силу физико-химических условий в данный момент месторождение нефти или газа накапливает гелий, являясь своеобразным буфером, то при изменении этих условий УВ среда месторождения способна выделять гелий в окружающее пространство, при этом образуются газовые аномалии по гелию.

Сущность гелиевой съемки заключается в отборе проб газа и воды из самых верхних водонасыщенных горизонтов, других водных источников, пьезометрических и технических скважин глубиной до 300 м, проб флюидов в заколонном пространстве скважин и определении в их составе трассерного газа — гелия. Гелий является индикатором скрытых геологических процессов, прямо или косвенно связанных с массопереносом флюидов в верхней части литосферы. Наличие благородных газов (гелия и аргона) в составе подпочвенного воздуха указывает на возможные пути миграции углеводородов, наличие зон разуплотнения и трещиноватости пород, разломов, мест перетоков и притоков. Повторные гелиеметрические исследования являются информативным индикатором современных геодинамических и деформационных процессов.

Для контроля флюидодинамических процессов, протекающих в недрах земли, применяется жидкостная гелиеметрия (анализ флюидов из межколонного пространства скважин и воды). Аномальное содержание гелия в пробах воды или газа является индикатором перетоков или намечающихся путей субвертикальной миграции флюидов. Аномальными по степени гелиеносности являются зоны активных тектонических нарушений, разломы, зоны дробления, в которых формируются зоны повышенной концентрации гелия за счет миграции его вместе с поднимающимися из глубин флюидами.

В Прикаспийской впадине наиболее контрастные гелиевые аномалии выявлены в узлах сопряжения тектонических нарушений в подсолевом комплексе и над сводами соляных куполов [30, 50, 56].

Анализ большого числа данных об авариях на трассах нефтегазопроводов показал, что места наибольшей концентрации аварий также пространственно совпадают с зонами влияния активных разломов земной коры [58]. В качестве лабораторного и полевого анализатора гелия могут служить гелиевый масс-спектрометр ИКГМ-1 или индикатор гелия магниторазрядный ИНГЕМ-1, 2 (рис. 9.1), который фиксирует концентрацию гелия в воздухе от 5 • 10 4 до 15% об. или равновесную воздуху концентрацию гелия в воде от 5 • 10~6до 1,5 • 10_1% (см3/дм3).

Вид панели магниторазрядного индикатора гелия ИНГЕМ-1М

Рис. 9.1. Вид панели магниторазрядного индикатора гелия ИНГЕМ-1М1

Отличительные особенности прибора:

  • • герметичный переносной моноблок, не имеющий соединительных кабелей;
  • • простое техническое обслуживание;
  • • широкий диапазон температур;
  • • малая масса;
  • • высокая чувствительность по 4Не;
  • • малая постоянная времени измерения;
  • • использование экологически чистого газа 4Не вместо фреонов в галлоидных течеискателях.

Технические характеристики прибора приведены в табл. 9.1 Наличие в приборе детектора проточного типа позволяет фиксировать парциальное давление гелия в любой подвижной фазе — в газах, воде, рассолах, жидких углеводородах. Индикатор может работать при температурах от +5 до +40°С и влажности до 90%. Его масса — 4,0 кг, размеры — 265 х 98 х 135 мм, время работы без замены батарей — 80 ч, мощность — 1,5 Вт, напряжение — 12 В, непрерывная работа — 24 ч, время анализа — 2 мин. Магниторазрядный индикатор состоит из: датчика — магниторазрядного преобразователя ПМ-1 (магниторазрядный вакуумный насос, снабженный диффузионной ячейкой — мембраной из кварцевого стекла 1 и ЛЬ: http://www.td-izmerenie.ru/vacuum/vacuum_59495.html.

и камерой напуска), блока напуска пробы, электронных устройств для питания преобразователя и измерения его сигнала (выпрямители, преобразователи, стабилизатор, резисторы, усилители, транзисторы), кабеля, фильтра (стеклянная трубка со штуцером с фильтрующим элементом из поропласта), термометра ТЛ-2, резиновой вакуумной трубки длиной 1 м, предохранителя ВП-1 — 1 А, блока питания (батарея из 10 сухих гальванических элементов типа 145У, соединенных последовательно), упаковочного ящика. Содержание гелия в анализируемом газе или жидкости определяется по изменению разрядного тока датчика. Откачивающее действие магниторазрядного насоса основано на поглощении газов пленкой титана, распыляемого с титановых катодных пластин в высоковольтном электрическом разряде в поле постоянного магнитного поля.

Таблица 9.7

Технические характеристики магниторазрядного индикатора гелия ИНГЕМ-1М

Определение содержания гелия

В газовых смесях — от 5 • КГ4 до 15%.

В воде — от 5 • 10-6 до 1,5 • 10"‘%

Разброс показаний при анализе газовых смесей

±5%

Время подготовки к работе, мин

30

Допускаемое время непрерывной работы, ч

24

Напряжение питания, В

12

Мощность (не более), Вт

1,5

Время работы без замены элементов в блоке питания, ч

80

Габаритные размеры, мм

265 х 98 х 135

Масса, кг

4

Благодаря эффективному откачивающему действию насоса во внутреннем объеме датчика создается остаточное давление, которому соответствует разрядный (фоновый ток) датчика. При заполнении камеры напуска газом или водой с содержанием гелия последний диффундирует через мембрану во внутренний объем датчика, вызывает повышение давления в нем и увеличение разрядного тока. Изменение тока прямо пропорционально изменению парциального давления гелия в камере напуска. Сигнал индикатора, вызываемый атмосферным гелием, входит в состав фона, и изменение сигнала происходит только в том случае, если концентрация гелия в анализируемом газе отличается от концентрации гелия в атмосферном воздухе.

Чувствительность индикатора: 1) зависит от температуры анализируемого газа (чем она выше, тем выше чувствительность);

2) от атмосферного давления; 3) от коэффициента растворимости (обратно пропорциональна); 4) минерализации воды (чем выше минерализация, тем меньше растворимость и выше чувствительность); 5) не зависит от концентрации гелия в анализируемом газе. Количество пробы газа для анализа должно составлять не менее 18—20 см3, воды — не менее 100—200 мл.

Включив индикатор, сначала снимают показания скомпенсированного фонового сигнала /0, затем, пропустив газ, снимают показание /, прокачивают систему атмосферным воздухом до тех пор, пока фоновый сигнал не достигнет исходной величины. Через 30 с после удаления анализируемого газа из напускной системы записываем величину фонового сигнала /01. Приращение сигнала индикатора вычисляем по формуле

д/ = /_Д±Лц (9.1)

где АI — приращение сигнала; / — общая величина сигнала во время анализа; /0, /01 — величина фоновых сигналов до и после анализа. Концентрацию гелия в анализируемом газе определяют по формуле:

у = С, А/ + 5,2-КГ4, (9.2)

где С, — цена деления шкалы индикатора при данной температуре (определяется по эталонным пробам газа, у нас это 0,0035%); у — концентрация гелия в анализируемом газе, %абс.; 5,2 • 10 4 — концентрация гелия в атмосферном воздухе.

Результаты содержания гелия в пробе наносят на карту и выделяют атмогеохимические поля с высокой концентрацией гелия (рис. 9.2, 9.3).

Карта флюидопроницаемости недр Астраханского ГКМ

Рис. 9.2. Карта флюидопроницаемости недр Астраханского ГКМ

[50, с. 40]

Рис. 9.3. Распределение концентраций гелия в подпочвенном воздухе над залежью

Результаты гелиевой съемки показывают, что тектонические нарушения и зоны трещиноватости обладают повышенной проницаемостью в местах пересечения нарушений различного направления. Зоны повышенной флюидопроводимости — «ослабленные зоны» — являются путями, вдоль которых осуществляется активная миграция поровых растворов и газов, они определяют структуру ат-могеохимических полей.

Газортутные съемки — косвенный метод поисков месторождений нефти и газа, прямой — для поиска ртутных месторождений. Метод основан на измерении концентрации паров ртути в почвенном воздухе с использованием приборов типа АГП-4 [45, 67].

Предполагают, что ртутные галоаномалии соответствуют контурам залежей УВ. Аномалии ртути приурочены к зонам повышенной проницаемости пород, а количество паров ртути прямо пропорционально механическому воздействию на грунты в момент внедрения воздухозаборника. Способность к накоплению ртути отмечается для месторождений полезных ископаемых, в том числе нефти и газа.

Все это наряду с очень низким содержанием паров ртути (1,33 • 109 мг/л) и устойчивым геохимическим фоном обеспечивает газортутным съемкам универсальность при поисках на закрытых территориях. Среди газов рудных месторождений выделяются три основные группы: а) газы, сингенетичные процессу рудообразо-вания; б) газовые компоненты зон тектонических нарушений; в) газы гипергенных процессов. Газы всех трех групп в сумме определяют формирование многокомпонентных атмогеохимических ореолов рассеяния рудных месторождений; полевые наблюдения подтверждают реальность их выявления.

Выводы о перспективности выявленных атмогеохимических аномалий для рудных тел можно делать после проведения глубинного литохимического опробования.

Контрольные вопросы

  • 1. В чем состоит сущность атмогеохимических методов поиска?
  • 2. Какие задачи решают опытно-методические исследования?
  • 3. Для каких целей используют газортутную съемку?
  • 4. Чем обусловлено наличие атмогеохимических полей?
  • 5. Для каких целей используется гелиевая съемка?
  • 6. В чем состоит сущность гелиевой съемки?
  • 7. Каковы достоинства и недостатки гелиевой съемки?
  • 8. Какие приборы используются для проведения гелиевой съемки?
  • 9. Что представляет собой газ гелий?
  • 10. Как устроен магниторазрядный индикатор?
  • 11. От каких факторов зависят показания прибора?
  • 12. Как увязываются гелиевые аномалии с тектоникой района работ?
  • 13. Какой объем газа требуется для анализа?
  • 14. Как определяют содержание газа гелия в пробе?
  • 15. Как определяется цена деления шкалы индикатора?
  • 16. Как используются показатели гелиевой съемки для прогноза нефтегазоносное™?
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>