Гелиевая съемка Гелиевая съемка — геохимический

Гелиевая съемка

Гелиевая съемка — геохимический метод поисков и прогнозирования месторождений гелия и радиоактивных руд, основанный на измерении концентрации гелия (Не) в трещинных и грунтовых водах, а также в воздухе, содержащемся в породах и рыхлых отложениях.

Общие сведения Гелий – второй порядковый элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 2. Возглавляет группу инертных газов. Обозначается символом He (лат. Helium). Простое вещество гелий – инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха. По распространенности во Вселенной – один из наиболее распространённых элементов, занимает второе место (после водорода). По лёгкости – второе место (после водорода). По содержанию в земной коре – второе место (после аргона) – 3 г/т. Наибольшая концентрация гелия наблюдается в минералах, содержащих уран, торий и самарий (клевеит, фергюсонит, самарскит, гадолинит, монацит, торианит) – 0, 8 -3, 5 л/кг, в торианите до 10, 5 л/кг.

Схема гелиеносности газовыделяющих скважин Мид Континента (США) по Д. Ш. Роджерсу, 1935 г. Области распространения газов с наиболее высокими концентрациями гелия: 1— от 0, 25 до 0, 5 об. % 2 — более 0, 5 об. % 3 — местоположение месторождений.

Суть метода Гелий – удобный индикатор для геологов. Определение расположения глубинных разломов. Гелий просачивается по трещинам, поднимается в атмосферу, а затем в космическое пространство. Впервые установил данное явление советский геофизик И. Н. Яницкий во время поисков урановых руд. Научное открытие: «Экспериментально установлена неизвестная ранее закономерность, заключающаяся в том, что распределение аномальных (повышенных) концентраций свободного подвижного гелия зависит от глубинных, в том числе рудоносных, разломов земной коры» . Закономерность используется для исследования глубинного строения Земли, поиска руд цветных и редких металлов, а также для нахождения ловушек нефти и газа.

Схематическая карта расположения основных участков проведения гелиометрических наблюдений

Гелий – благородный газ, в силу химической инертности не сорбируется породами и не образует соединений с другими химическими элементами. Гелий является продуктом радиоактивного альфа-распада элементов U-Th ряда. Способность гелия к миграции выше, чем у остальных газов, кроме водорода. Гелий мигрирует к поверхности Земли по разломам и зонам повышенной проницаемости геологического разреза. Наличие эффективных (глинистых или соленосных) покрышек не является препятствием для миграции гелия. Фундаментальным для прогноза нефти и газа по гелию является факт, что растворимость гелия в нефти на порядок больше, чем в воде. Главная задача, решаемая гелиевой съемкой — выявление и геометризация «сладких пятен» , участков для последующего поисково-разведочного и эксплуатационного бурения на нефть и газ, а применительно для эксплуатируемых месторождений — зон с остаточными запасами УВ.

Результаты гелиевой съемки и сопоставление их с данными сейсмических методов: а - восточная часть Русской платформы; б - Предуральский прогиб; в - Западно-Уральская зона складчатости; г - Центрально-Уральское поднятие; д - Тагило-Магнитогорский прогиб; е - Восточно. Уральское поднятие; ж - Восточно-Уральский прогиб; з - Зауральское поднятие; 1 - график концентрации гелия в подземных водах, 2 - основные отражающие границы по данным сейсмических методов исследования, 3 - граница поверхности Мохоровичича, 4 - разрывные нарушения земной коры по данным сейсмических методов.

Технология работ Измерения концентраций гелия производятся в специально подготовленных шпурах глубиной 1– 1, 5 м при помощи металлического пробоотборника. Приустьевые части шпуров тампонируются подручными материалами, а верхняя часть пробоотборника плотно сопрягается с гелиевым течеискателем для предотвращения быстрого уменьшения исследуемого объема атмосферным воздухом. Измерение на точке выполняется в следующей последовательности: 1) измерение в приповерхностном воздухе; 2) компенсация в воздухе; 3) измерение в шпуре. Топографическое обеспечение гелиевой съемки осуществляется с использованием системы спутникового позиционирования.

Цикл измерения на точке включает: Снятие 30 отсчетов с дискретностью 3 секунды в воздухе; Помещение пробоотборника в шпур; Снятие 10 отсчетов с дискретностью 3 секунды в шпуре; Выключение течеискателя и переход на следующую точку. Данные измерений сохраняются в файле текстового формата, содержащем следующую информацию: Концентрацию гелия; Широту и долготу точки; Время и дату; Параметры GPS-антенны.

В случае тектонической нарушенности пород-покрышек или их слабой эффективности по отношению к гелию, в приповерхностной зоне осадочного чехла можно ожидать повышенных концентраций гелия над залежами УВ. Содержание гелия в подпочвенном газе над залежью УВ

Этапы гелиевой съемки

Результаты гелиевой съемки в районе отстойника токсичных промышленных вод: 1 - границы водоема, 2 - тектонические разломы, выделенные по данным геологических и геофизических работ, 3 - результаты гелиевой съемки по заданным профилям.

Верхне-Худосейский участок. Западная Сибирь. Площадь работ 1432 км 2. Сеть наблюдений 300 x 300 м. Ловушка структурного типа в юрских терригенных коллекторах в районе проектной скважины П-1. Площадь ловушки (зоны гелиевых аномалий) составляет 18 км 2.

Апрельское месторождение. Западная Сибирь. Площадь работ 4 км 2. Сеть наблюдений 100 x 100 м. Скв. № 5 пробурена до проведения гелиевой съемки. Результат испытания – «сухая» скважина. Скв. № 6 пробурена в контуре повышенных содержаний гелия. Дебит нефти при испытании отложений тюменской свиты в открытом стволе составил 30, 6 м 3/сут.

Виды гелиевой съемки

Применяемая аппаратура

Выводы: Гелиевая съемка позволяет выделять поля активных запасов УВ и активных трещинных систем на исследуемой площади, является руководством для постановки дальнейших сейсморазведочных и буровых работ; Традиционные поисково-разведочные методы (сейсморазведка и др. ) не всегда дают положительный результат по прогнозу залежей УВ; Гелиевая съемка уместна на любой стадии геологоразведочных и эксплуатационных работ – от поисковой стадии до стадии конечной разработки месторождения УВ; Данный метод повышает эффективность ГРР и уменьшает риск бурения «сухих» скважин; По сравнению с другими видами работ гелиометрические наблюдения не наносят вреда окружающей среде.