П.В. Смирнов1,2

Тюменский научный центр СО РАН, Тюмень, Россия

Казанский федеральный университет, Казань, Россия

Настоящая работа – комплексный обзор, посвященный актуальным вопросам изучения опок – морских осадочных кремневых пород мелового-палеогенового возраста. За почти двухсотлетнюю историю изучения этих осадочных образований сам термин «опока» глобально так и не получил должного признания из-за отсутствия подробного минералогического определения и общего несовершенства систематики кремневых горных пород. Отличительной чертой опок является наличие леписфер опал-CT, которые образуют узнаваемый каркас кремнистой породы или формируют неяснолеписферную/скрытокристаллическую массу. В статье рассмотрены различные аспекты опок – история изучения, номенклатура, минералогический состав, микротекстура, распространение мел-палеогеновых опок и др. Критически обсуждается этимология генезиса опоки и модели ее происхождения на ранней и поздней стадиях диагенеза. В представленном обзоре внимание сосредоточено на недавних исследованиях, по результатам которых установлены типы полиморфных форм кремнезема, встречающихся в опоке, а также его характерная микротекстура. Представлена модель генезиса опок и взаимосвязь с глобальными процессами, такими как биогеохимический круговорот кремния. Различия, фиксируемые в опоках разного возраста и геолого-тектонической позиции, указывают как на заданность многих параметров минерального состава изначально, так и на несоразмерность вклада отдельных факторов в эволюцию опоковых пород, а именно источника кремнекислоты, роли кремнескелетного биоса в мобилизации кремнекислоты для дальнейшего породообразования, характера и объема терригенного сноса с прилегающей суши, масштаба вторичных изменений и др.

Ключевые слова: опока, силициты, опал-СТ, опал, кристобалит, кремниевые породы, цикл кремнезема, Зауралье.

Геохимические и изотопные характеристики магматических пород массива Гора Рудная (Южная Якутия): источники и условия формирования

В.Е. Гузев*, В.И. Леонтьев, Б.В. Беляцкий, А.В. Терехов, А.В. Молчанов

Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского, Санкт-Петербург, Россия

Аннотация

В работе представлены результаты комплексного петрогеохимического и изотопно-геохимического (Rb–Sr- и Sm–Nd-системы) исследования щелочных сиенитов и рудоносных березитов массива Гора Рудная. Проведено его сравнительное сопоставление со сходными по составу массивами Алданской мезозойской магматической провинции. Массив Гора Рудная вместе с недавно открытым Морозкинским золоторудным месторождением расположен в пределах Центрально-Алданского рудного района (Южная Якутия). Сложен массив преимущественно щелочными сиенитами с подчиненным количеством щелочных порфировидных сиенитов, которые прорваны более поздними дайками и силлами щелочных сиенит-порфиров и известково-щелочных лампрофиров. Промышленное золотое оруденение приурочено к ореолам березитизации на участках интенсивной метасоматической переработки пород вдоль крутопадающих разломных структур внутри интрузии. Время формирования рудоносных березитов на основании данных, полученных с помощью Rb–Sr-изохронного метода датирования, составляет 132 ± 1 млн лет. Магматические породы массива Гора Рудная по петрогеохимическим и изотопно-геохимическим характеристикам не отличаются от пород аналогичного состава из других массивов Алданской мезозойской магматической провинции, что свидетельствует о широком латеральном распространении обогащенной мантии EM I типа под изучаемым регионом. Вариации начального изотопного состава неодима ((143Nd/144Nd)0: от 0,511375 до 0,511636) в изученных образцах, вероятно, обусловлены, гетерогенностью состава источника. При этом рассчитанные модельные возраста указывают на то, что обогащенный мантийный источник образовался не позднее 2,0–2,5 млрд лет назад.

Ключевые слова: мезозойский магматизм, Алданская мезозойская магматическая провинция, Центрально-Алданский рудный район, массив Гора Рудная, Морозкинское месторождение, изотопный состав Sr–Nd, Rb–Sr-изотопная система

Условия образования горючих сланцев Волжского бассейна с учетом их металлоносности на рений и другие ценные элементы

В.С. Илясов1, В.Н. Староверов 2, В.Н. Илясов 3

1ООО «Газпромнефть-Ямал» Тюмень, Россия

2АО «НВНИИГГ» Саратов, Россия

3ООО «Перелюбская горная компания» Саратов, Россия

Аннотация

Волжские горючие сланцы расположены на Русской платформе и являются возможным нетрадиционным и перспективным источником рения и других ценных металлов. Концентрации рения на уровне промышленных типов руд выявлены на Перелюбском и Коцебинском месторождениях. Проведен комплекс литологических и геохимических исследований волжских горючих сланцев. На основании полученных данных можно предположить, что металлоносность этих сланцев связана с влиянием вулканизма и аноксических условий при осадконакоплении. Установлены основные критерии, по которым можно прогнозировать высокие концентрации рения в волжских горючих сланцах: содержание Сорг, молибдена, показатель DOPR. В результате анализа данных для Перелюбского и Коцебинского месторождений выделены перспективные пласты для выявления промышленных концентраций рения.

Ключевые слова: горючие сланцы, Волжский бассейн, металлоносность, вулканизм, аноксические условия, рений

Особенности распределения редкоземельных элементов в углях Дальнего Востока

В.И. Вялов1,2, А.В. Наставкин2, Е.П. Шишов1*, А.А. Чернышев1,

1Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского, Санкт-Петербург, Россия

2Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия

Аннотация

Впервые по целому ряду угольных объектов (30 месторождений, 650 проб углей и 210 – углистых пород) детально изучены особенности распределения РЗЭ. Отмечено повсеместное наличие в углях повышенных концентраций редкоземельных элементов (РЗЭ). Минеральный кластер РЗЭ в углях включает ассоциацию: зольность углей – SiO2 – K2O – Al2O3 – TiO2 – Sc – Y – Dy – Ho – Er – Tm – Yb – Lu, и ассоциацию La – Ce – Pr – Nd – Sm – Eu – Gd – Tb. Нахождение этих элементов минеральной части углей предпочтительно в составе фосфатных минералов – монацита и апатита (по данным электронной микроскопии с микроанализом, корреляционной связи РЗЭ с P2O5). Изучено содержание отдельных РЗЭ в выделенных из углей гуминовых кислотах и фракциях углей различной плотности. Показана специфическая роль органического вещества (ОВ) в концентрации РЗЭ, их нахождение в гумусовой составляющей ОВ и в малозольных углях. Впервые экспериментально установлено избирательное накопление (фракционирование) органическим веществом тяжелых РЗЭ. В углях выделены два генетических типа РЗЭ оруденения: преимущественно терригенный (гидрогенный) и туфогенный. Повышенные концентрации РЗЭ в углях обусловлены влиянием петрофонда. Произведено ранжирование месторождений по степени перспективности на РЗЭ на основе оценки ресурсного потенциала попутных РЗЭ в углях изученных буроугольных месторождений. РЗЭ-сырье (лантаноиды в угольной золе) существенно отличается от традиционных типов руд редких земель несравненно большим относительным количеством тяжелых РЗЭ (в среднем – в 3-4 раза), иногда достигающим 46 % от общего содержания РЗЭ. Тем самым угольная зола представляет собой уникальный нетрадиционный источник тяжелых лантаноидов – более дефицитных, ценных и дорогостоящих. Угли изученных месторождений должны рассматриваться в качестве попутного сырья на редкие земли.

Ключевые слова: уголь бурый, уголь каменный, редкоземельные элементы, металлоносность, Дальний Восток России, масс-спектрометрия, электронная микроскопия, зольность,  зола углей

Моделирование процесса очистки подземных вод от растворенных нефтепродуктов при использовании биотехнологических методов

Н.Г. Максимович1, А.Д. Деменев1*, В.Т. Хмурчик1, О.А. Березина1, А.В. Мухаметдинов2

1 Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, Россия

2 ООО "Спб-гипрошахт", Санкт-Петербург, Россия

Аннотация

Развитие нефтяной промышленности сопровождается определённым техногенным воздействием на окружающую среду. По различным оценкам ежегодные потери только на этапе транспортировки могут достигать 15% от добываемых объемов углеводородов, что сопровождается образованием более 510 млн. тонн загрязненных грунтов. На предприятиях нефтедобычи и нефтепереработки могут возникать трудно прогнозируемые аварийные ситуации, также приводящие к загрязнению окружающей среды. При этом очистка подземных вод от растворённых нефтепродуктов является одной из сложных задач при реализации природоохранных мероприятий и проектов. Выделяют два основных подхода к очистке от нефтяного загрязнения: ex situ, т.е. на специальных полигонах и in situ, т.е. на месте загрязнения. Применение методов очистки на месте может быть значительно дешевле и эффективнее. Использование подобных методов должно основываться на детально проработанной стратегии их реализации. Математическое моделирование позволяет достаточно достоверно определять и обосновывать проведение гидрогеологических исследований, а также получать параметры для разработки проектных решений. В статье исследовалась возможность применения методов математического моделирования процесса очистки подземных вод биотехнологическим способом с дозированной подачей кислорода в загрязненный водоносный горизонт. Сопоставлялись результаты натурных наблюдений и модельные данные. В ходе исследований установлено, что разработанная геомиграционная модель, использующая пакет мгновенной аэробной деградации углеводородов, в целом адекватно описывает динамику снижения загрязнителя в подземных водах при сравнении с натурными измерениями. Для оценки эффективности проводимых мероприятий на модели были дополнительно выполнены прогнозные расчеты с использованием разного количества очистных скважин и расстоянием между ними. Полученные данные позволили сделать вывод о том, что математическое моделирование на предварительном этапе дает возможность подобрать наиболее оптимальную схему очистки подземных вод еще до сооружения технологического комплекса, что в последствии значительно снижает затраты при реализации подобных проектов.

Ключевые слова: очистка подземных вод; растворенные нефтепродукты; гидрогеологические моделирование; биотехнологии; природоохранные мероприятия

Экспериментальное и статистическое исследование влияния геолого‑технологических параметров на результат кислотных обработок в карбонатных коллекторах

В.А. Новиков, Д.А. Мартюшев*

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия

Аннотация

На сегодняшний день технология кислотного воздействия получила повсеместное распространение при разработке карбонатных отложений нефтяных месторождений. Практически каждая скважина в период своей эксплуатации подвергается кислотной обработке призабойной зоны, в общем счете обеспечивая в мировом масштабе миллионы тонн дополнительно добытой нефти. Несмотря на значительный объем теоретических и практических исследований, посвященных данной технологии, актуальной остается проблематика управления эффективностью кислотных обработок. В связи с этим, целью настоящей работы является исследование влияния известных и фиксирующихся в промысловых условиях геолого-технологических параметров на эффективность кислотного воздействия в карбонатных коллекторах. Для определения зависимостей выполнены лабораторные исследования (в свободном объеме, фильтрационные и рентгенотомографические эксперименты) с использованием двух солянокислотных составов и образцов карбонатной горной породы одного геологического возраста нефтяных месторождений Пермского края. Кислотные обработки моделировались с варьированием технологических параметров (объем, скорость и давление закачки кислотных составов, продолжительность их выдержки на реакцию с горной породой) при термодинамических условиях, соответствующих пластовым. Статистическая обработка эмпирически полученных данных позволила отметить превалирующую роль технологических параметров для достижения положительного результата кислотного воздействия. Разработаны многомерные статистические модели, описывающие процесс формирования эффективности кислотных обработок в карбонатных коллекторах. Установлено, что эффективность стимуляции изменяется прямо пропорционально увеличению давления нагнетания кислотного состава и объема используемого агента за счет развития червоточин. Эффективность воздействия при наличии в горной породе доломита существенно ниже, что требует увеличения темпов закачки кислотного состава и продолжительности его выдержки на реакцию для достижения наибольшего результата стимуляции. Таким образом, в статье создана основа для дальнейшего развития процесса управления эффективностью кислотных обработок в карбонатных коллекторах нефтяных месторождений.

Ключевые слова: кислотная обработка, карбонатный коллектор, лабораторные эксперименты, червоточина, скорость закачки кислоты, корреляционный анализ, пошаговый регрессионный анализ.

О связи коэффициента Пуассона с геофизическими характеристиками горных пород

Д.В. Шустов, Ю.А. Кашников, А.Э. Кухтинский*, А.А. Ефимов

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия

Аннотация

В настоящее время отсутствуют надежные универсальные зависимости коэффициента Пуассона от геомеханических и геофизических характеристик продуктивных объектов. В работе исследовано влияние геофизических параметров на коэффициент Пуассона для продуктивных объектов нефтяных месторождений с применением методов машинного обучения. Анализ проводился на основе данных нескольких нефтяных и газовых месторождений, для которых получены зависимости коэффициента Пуассона от естественной радиоактивности пород и скорости продольной волны. Эти зависимости установлены на основе данных трехосных испытаний образцов в пластовых условиях, проведенных на установке ПИК-УИДК/ПЛ в Пермском национальном исследовательском политехническом университете. Кроме того, дан краткий обзор существующих стандартов по проведению трехосных испытаний. В работе отмечена важность стандартизации методов определения коэффициента Пуассона и других упругих параметров пород для обеспечения сравнимости результатов исследований различных месторождений и их применимости в различных геологических условиях. Предложенный метод анализа данных основан на использовании линейной регрессии и методов машинного обучения для установления стабильных уравнений связи между коэффициентом Пуассона и геофизическими параметрами, полученными с помощью различных геофизических исследований скважин. Эти зависимости позволяют более точно оценивать коэффициент Пуассона для различных типов пород и месторождений, что является важным шагом в развитии методов оценки упругих свойств пород на нефтяных месторождениях. Полученные результаты могут быть использованы для более точного моделирования и прогнозирования процессов разработки нефтяных месторождений, что способствует повышению эффективности добычи углеводородов и оптимизации производственных процессов в нефтяной промышленности.

Ключевые слова: коэффициент Пуассона, геомеханика, трехосные испытания, машинное обучение

Усовершенствование технологии количественной оценки профиля притока в горизонтальных стволах по аномалиям калориметрического смешивания

М.И. Кременецкий 1*, Е.В.Бакинова 2 Н.Н.Никонорова2, В.В.Соловьева2

1 Научно-Технический Центр «Газпром нефти»

2 РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

Аннотация

Статья посвящена проблеме повышения результативности термических исследований при количественной оценке профиля притока в добывающих скважинах, дренирующих неоднородные коллекторы с низкой проницаемостью. Подобные объекты характеризуются крайне неравномерным распределением притока по длине ствола. Для определения доли совместно работающих интервалов в суммарном дебите широко используется экспрессная количественная интерпретация термограмм на основе эффекта калориметрического смешивания.

Низкая точность интерпретации, как правило, связана с отсутствием достоверной информации о температуре притекающего в ствол флюида. Авторами предлагается оценка данного параметра на основе схожести поведения теплового поля во времени в приствольной зоне работающего пласта в периоды стабильного притока и последующей остановки скважины.

Данная закономерность подтверждена результатами моделирования теплового поля системы «скважина-пласт», с учетом изменения в широком диапазоне фильтрационных и тепловых свойств коллектора, геометрии вскрывающих пласт трещин гидроразрыва (ГРП), состава притока, а также параметров режима работы скважины.

Рекомендованная авторами технология термических исследований предполагает регистрацию разновременных термограмм в начале запуска скважины на технологической депрессии и в период последующей остановки. Их совместный анализ на основе закономерностей поведения теплового поля во времени, выявленных при моделировании, позволяет с высокой достоверностью определить динамику температуры газожидкостной смеси, поступающей из работающих пластов при притоке. Это обеспечивает необходимую точность количественной оценки профиля притока по аномалиям смешивания.

Предлагаемые подходы к интерпретации термограмм применимы при анализе результатов нестационарных термических исследований при как в вертикальном стволе, так и в горизонтальных скважинах при вскрытии неоднородного пласта перфорацией или многостадийным ГРП.

Ключевые слова: Контроль разработки нефти и газа геофизическими методами, промыслово-геофизические исследования эксплуатационных скважин, горизонтальные скважины, термометрия скважин, эффект калориметрического смешивания, профиль притока.

Моделирование гидрогеохимических процессов взаимодействия диоксида углерода с пластовой водой и минералами породы при повышении нефтеотдачи и подземном захоронении

Климов Д.С.1*, Индрупский И.М.1, Гарифуллина Ч.А.2, Ибрагимов И.И.2, Лутфуллин А.А.3, Закиев Б.Ф.3, Ахметзянов Ф.М.3

1Институт проблем нефти и газа Российской академии наук (ИПНГ РАН),
г. Москва, Россия

2Альметьевский государственный технологический университет «Высшая школа нефти», г. Альметьевск, Россия

3СП «Татнефть-Добыча» ПАО «Татнефть», г. Альметьевск, Россия

Аннотация

В статье рассмотрено применение гидрогеохимического моделирования с использованием пакета PHREEQC для исследования взаимодействия пластовой воды, диоксида углерода и минералов в составе породы пласта при закачке CO2 для повышения нефтеотдачи или подземного захоронения. Гидрогеохимическое моделирование является мощным инструментом для оценки физико-химических процессов, происходящих в системе «газовая фаза – водный раствор – твердые фазы» в зависимости от начальных параметров, таких как температура, давление и концентрации реагентов. Использование гидрогеохимических симуляторов предоставляет широкий круг возможностей для анализа процессов растворения и осаждения минералов, изменения ионного состава и pH раствора, которые могут влиять на эффективность закачки в пласт CO2, фильтрацию флюидов, работу скважин и оборудования. Предложенная поэтапная методика моделирования взаимодействий в системе «пластовая вода – CO2 – порода» с применением гидрогеохимического симулятора PHREEQC позволяет с хорошей точностью воспроизводить результаты лабораторных экспериментов и анализировать их соответствие процессам, протекающим при различных условиях. Полученные результаты могут быть использованы для оптимизации процессов добычи нефти и газа с участием диоксида углерода, планирования и оценки стабильности подземных хранилищ углекислого газа и других геологических приложений.

Ключевые слова: гидрогеохимическое моделирование, PHREEQC, пластовая вода, диоксид углерода, углекислый газ, карбонизированная вода, минералы, подземное захоронение, закачка в пласт

О методике температурных исследований в буровых скважинах прецизионными термометрами

Д.Ю. Демежко*, Б.Д. Хацкевич, Н.Р. Факаева, А.А. Горностаева

ФГБУН Институт геофизики им. Ю.П.Булашевича УрО РАН, Екатеринбург, Россия

Аннотация. Прецизионные автономные скважинные термометры (логгеры) позволяют исследовать температурные аномалии сверхмалой амплитуды (до 1 мK), что значительно расширяет круг задач, которые может решать скважинная термометрия в разведочной геофизике, гидрогеологии, инженерной геологии, геоэкологии и др. При этом методики термокаротажа не развиваются, что не позволяет эффективно реализовать возможности этих приборов. В статье рассмотрены методические вопросы прецизионных температурных измерений в водонаполненных скважинах. Экспериментальные исследования с использованием автономного термометра RBRsolo³ T (RBR Ltd., Канада) показали, что аппаратурный отклик на изменение температуры окружающей среды (релаксация) носит сложный характер. Уже через несколько секунд после погружения прибора в скважину он регистрирует температуру, близкую к температуре флюида. Однако это временное «окно» достаточно быстро закрывается, и через 15–20 с измеренная температура начинает все больше отличаться от невозмущенной. Следующее возвращение измеренной температуры к невозмущенной наступает через 1000–6000 с. Температурная аномалия в интервале 20–600 с осложнена непериодическими колебаниями амплитудой 0,02–0,05 К, связанными с тепловой конвекцией. Наличие временного «окна» на кривой релаксации термометра позволяет быстро и точно измерять температуру флюида в дискретном режиме. С помощью математического моделирования оценены конструктивные параметры термометров, определяющие ширину «окна». Даны рекомендации по проведению прецизионного термокаротажа скважин в непрерывном и дискретном вариантах.

Ключевые слова: геотермия, термокаротаж, термометр RBRsolo³ T, прецизионные измерения температуры, свободная тепловая конвекция