СПОСОБ ГЕОХИМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ
METHOD OF GEOCHEMICAL PROSPECTING

Изобретение относится к области геохимической разведки полезных ископаемых, а более конкретно к поиску нефтяных и газовых месторождений, и может быть использовано при поиске нефтяных и газовых месторождений на континентальных шельфах, на речных акваториях и болотистой местности, в условиях суши, а также при обнаружении утечек продукта транспортировки морскими трубопроводами или при геоэкологическом мониторинге морских нефтегазовых акваторий.
Известен способ геохимической разведки [1], включающий отбор проб горных пород и растительности вдоль водотоков, разделение проб горных пород на фракции и их анализ на содержание химических элементов, в котором пробы пород разделяют на две фракции - более 0,1 мм и менее 0,1 мм, первую анализируют на Si, Al, Ti, Y, а вторую - на Hg, а пробы растительности анализируют на Ba, Cu, Pb, Zn, Ag, результаты анализа фракции более 0,1 мм и проб растительности пересчитывают на соответствующие аддитивные показатели нормированных концентраций, строят карты распределения указанных аддитивных показателей и Hg и отождествляют объекты, характеризующиеся распределением аномальных значений аддитивных показателей и Hg в ряду Si, Al, Ti, Y-Ba, Cu, Pb, Zn, Ag-Hg-Ba, Cu, Pb, Zn, Ag-Si, Al, Ti, Y, с нефтегазовыми перспективными участками.
Однако данный способ не может быть использован для геохимической разведки морских или океанических акваторий.
Известен способ геохимической разведки [2], заключающийся в измерении концентрации метана в водной толще, определении координат газового образования по положению газового образования в подвижной системе координат буйковой станции в соответствии с выражением:
го
бс
го
го
бс
R(V, V)=R+(V+V)t,
го
бс
где R(V, V) - текущее положение газового образования относительно буйковой станции;
го
бс
V, V - векторы скорости буйковой станции и газового образования;
го
R - начальное положение газового образования;
R - радиус-вектор, определяющий положение буйковой станции в спутниковой системе координат;
t - текущее значение времени после определения положения газового образования.
Однако данный способ может быть использован только для геохимической разведки в водной толще. Кроме того, определенный интерес, помимо поиска подводных залежей углеводородов, представляет также и поиск руд и минералов на морском дне, что обусловлено открытием так называемых черных и белых «курильщиков» на дне океана (Горнорудное предприятие на дне океана. Радио «Свобода», 2011. RFE - RL/Inc. Filos (http://www.svobodanews.ru/content/transcript/2036132.html).
В морской воде содержится большое количество парамагнитных примесей в виде парамагнитных ионов переходных металлов и их комплексных соединений в парамагнитном состоянии. Изучение их распределения в морской воде представляет большой научный интерес. Парамагнитные примеси могут служить в качестве трассеров для изучения динамики водных масс, поиска подводных ископаемых, в том числе и в зоне местонахождения черных и белых «курильщиков».
Кроме того, исследование динамики концентрационных полей парамагнитных примесей дает дополнительную информацию о степени и масштабе влияния внешних источников парамагнитных примесей (речной сток, глубинные гидротермы, вулканическая деятельность, сброс промышленных отходов, захоронений химического оружия и т.д.) на компонентный и структурный состав морских и океанических вод.
Задачей настоящего технического предложения является расширение функциональных возможностей способа геохимической разведки.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе геохимической разведки, включающем отбор проб горных пород и растительности вдоль водотоков, разделение проб горных пород на фракции и их анализ на содержание химических элементов, причем пробы пород разделяют на две фракции - более 0,1 мм и менее 0,1 мм, первую анализируют на Si, Al, Ti, Y, а вторую на Hg, а пробы растительности анализируют на Ba, Cu, Pb, Zn, Ag, результаты анализа фракции более 0,1 мм и проб растительности пересчитывают на соответствующие аддитивные показатели нормированных концентраций, строят карты распределения указанных аддитивных показателей и Hg и отождествляют объекты, характеризующиеся распределением аномальных значений аддитивных показателей и Hg в ряду Si, Al, Ti, Y-Ba, Cu, Pb, Zn, Ag-Hg-Ba, Cu, Pb, Zn, Ag-Si, Al, Ti, Y, с нефтегазовыми перспективными участками, также выполняют анализ на содержание метана и определение координат газового образования, причем определение координат газового образования осуществляют с помощью размещенных в водной среде станций, снабженных датчиками обнаружения метана, посредством которых измеряют концентрацию метана в водной толще по изменению сопротивления активного слоя датчика, которое преобразуют в выходное (измеренное) напряжение, а координаты (географические) газового образования определяют по положению газового образования в подвижной системе координат буйковой станции, при этом предварительно выявляют на океаническом (морском) дне участки с расположенными на них черными и белыми «курильщиками», размещают на n горизонтах буйковые станции, оснащенные измерительным комплексом.
Сущность способа поясняется фиг.1, где изображено устройство для морской геохимической разведки, состоящее из буйковой станции 1, на корпусе которой размещена антенна 2 спутниковой навигационной связи, внутри корпуса буйковой станции 1 размещены датчик обнаружения метана 3, модем спутниковой навигационной связи 4, микроконтроллер 5, микропроцессор 6, магнитометр 7 постоянного магнитного поля, когерентный импульсный зонд 8 протонного спинового эха, гидрофизический модуль 9.
Магнитометр 7 постоянного магнитного поля предназначен для измерения абсолютного значения магнитной индукции поля земли в морских акваториях до глубин 6000 м. Основные технические характеристики датчика: диапазон измеряемой величины магнитной индукции 20000…100000 нТ, погрешность отсчитывания ±10 нТ.
Датчик обнаружения метана 3 предназначен для измерения концентрации метана в водной толще. Датчик представляет собой полупроводниковый прибор, принцип работы которого заключается в том, что диффузия молекул углеводородов из воды через специальную силиконовую мембрану транслируется в камеру датчика. Адсорбция молекул углеводов на активном слое датчика приводит к электронному обмену с молекулами кислорода, меняя таким образом сопротивление активного слоя, которое преобразуется в выходное (измеряемое) напряжение.
Основные характеристики датчика:
- 10 µм силиконовая мембрана;
- рабочая глубина 0-3500 м;
- рабочая температура 2-20°C;
- время измерения от 1 до 3 с;
- время стабилизации диффузии до 5 минут, в зависимости от турбулентности;
- входное напряжение 9-36 В;
- расход энергии 160 мА/ч;
- выходной сигнал - аналоговый 0-5 В и цифровой RS - 485;
- метан 50 нмоль/л - 10 µмоль/л.
Аналогом датчика обнаружения метана 3 является датчик типа METS («CAPSUM»).
В качестве буйковых станций 1 используются дрифтеры (аналоги - [3], якорный буй прибрежного мониторинга модели 4280 фирмы AANDERAA Instruments - проспект компании "Компания ИНФОРМАР", сайт www.infomarcompany.com), на которых также размещен гидрофизический модуль для измерений таких параметров, как давление, температура, электропроводность, соленость, скорость звука.
Способ реализуется следующим образом.
Предварительно выявляют на океаническом (морском) дне участки с расположенными на них черными и белыми «курильщиками».
го
Размещают на n горизонтах буйковые станции 1, оснащенные измерительным комплексом. Измеряют концентрацию метана в водной толще, определяют координаты газового образования. Алгоритм обнаружения газового образования аналогичен алгоритму, приведенному в прототипе. Буйковая станция 1 посредством спутниковой антенны принимает сигналы спутниковой навигационной системы (напрямую со спутника или через гидрографическое судно), в которой вектор скорости дрейфа буйковой станции 1 точно фиксируется. При этом на буйковой станции 1 постоянно накапливается информация о точном ее положении и траектории движения в системе гидрографических координат. Газовое образование также совершает движение в подводном пространстве на глубине Н с вектором скорости V, который, как и глубина H, является также сугубо переменной величиной.
Положение газового образования в подвижной системе координат буйковой станции 1 может быть определено следующим векторным выражением:
го
бс
го
го
бс
R(V, V)=R+(V-V)t,
где
го
бс
R(V, V) - текущее положение газового образования относительно буйковой станции 1;
го
бс
V; V - векторы скорости буйковой станции 1 и газового образования;
го
R - начальное положение газового образования;
R - радиус-вектор, определяющий положение буйковой станции 1 в спутниковой системе координат;
t - текущее значение времени после определения положения газового образования.
Зная географические координаты буйковой станции 1, можно решением геодезической задачи определить координаты газового образования в географической системе координат относительно буйковой станции 1. При этом в качестве измеряемых параметров наиболее простым решением является определение направления (пеленг) и дистанции до газового образования, что осуществляется посредством гидроакустического средства, установленного на буйковой станции 1.
Помимо вышесказанного, отбирают пробы горных пород и растительности вдоль водотоков. Разделяют пробы горных пород на две фракции - более 0,1 мм и менее 0,1 мм, первую анализируют на Si, Al, Ti, Y, a вторую на Hg. Пробы растительности анализируют на Ba, Cu, Pb, Zn, Ag. Результаты анализа фракции более 0,1 мм и проб растительности пересчитывают на соответствующие аддитивные показатели нормированных концентраций, строят карты распределения указанных аддитивных показателей и Hg и отождествляют объекты, характеризующиеся распределением аномальных значений аддитивных показателей и Hg в ряду Si, Al, Ti, Y-Ba, Cu, Pb, Zn, Ag-Hg-Ba, Cu, Pb, Zn, Ag-Si, Al, Ti, Y, с нефтегазовыми перспективными участками.
Источники информации
1. SU 1786460, 07.01.1993.
2. RU 2374667, 27.11.2009.
3. RU 2328757, 10.07.2008.