RU2417387C2 - Geo-chemical procedure for prospecting oil deposits on sea bottom - Google Patents

Geo-chemical procedure for prospecting oil deposits on sea bottom Download PDF

Info

Publication number
RU2417387C2
RU2417387C2 RU2009122012/28A RU2009122012A RU2417387C2 RU 2417387 C2 RU2417387 C2 RU 2417387C2 RU 2009122012/28 A RU2009122012/28 A RU 2009122012/28A RU 2009122012 A RU2009122012 A RU 2009122012A RU 2417387 C2 RU2417387 C2 RU 2417387C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oil
sea
nickel
vanadium
deposits
Prior art date
Application number
RU2009122012/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009122012A (en
Inventor
Виталий Станиславович Головинский (RU)
Виталий Станиславович Головинский
Original Assignee
Виталий Станиславович Головинский
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виталий Станиславович Головинский filed Critical Виталий Станиславович Головинский
Priority to RU2009122012/28A priority Critical patent/RU2417387C2/en
Publication of RU2009122012A publication Critical patent/RU2009122012A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2417387C2 publication Critical patent/RU2417387C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas production.
SUBSTANCE: sea water is sampled. Collected material is analysed. There is determined concentrations of metals typical for oil deposits, notably vanadium and nickel. A region of oil deposit existence is established on base of observed change in contents of analysed elements in collected material. Also, not less, than 3-fold excess of background contents of the said elements in sea water indicates occurrence of an oil deposit.
EFFECT: increased reliability of oil deposit prospecting on sea shelf.
4 cl, 4 dwg

Description

Способ относится к геохимическим методам исследований и может быть использован для выявления месторождений нефти на морском шельфе.The method relates to geochemical research methods and can be used to identify oil fields on the sea shelf.

В настоящее время проблема создания высокоэффективного метода поиска месторождений нефти на морском шельфе приобретает во всем мире все большую остроту. Это связано с ограниченностью разведанных запасов нефти на суше, которых по оценкам специалистов должно хватить только на ближайшие 20-30 лет. В то же время считается, что залежи нефти под морским дном обладают гораздо большими мощностями. Это подтверждается растущей долей нефти, добываемой на морском шельфе, в общем объеме мировой добычи (приблизительно 1/3 в данное время). В настоящее время на шельфе Мирового океана (в основном за рубежом) открыто более 1700 месторождений нефти, запасы которых оцениваются в 55 млрд. тонн. Россия также обладает большими потенциальными запасами нефти на шельфе северных морей, вопросы разработки которых тесно связаны с точностью геохимической разведки их месторождений. От качества и эффективности поиска залежей нефти на морском шельфе во многом зависит общая экономическая эффективность ее добычи, так как сегодня стоимость бурения только одной пробной скважины на морском дне составляет 1-5 млрд. рублей. В связи с этим вопрос разработки быстрого и высокоточного метода обнаружения залежей нефти вблизи дна морского шельфа становится высокоактуальным.Currently, the problem of creating a highly effective method for the search for oil deposits on the sea shelf is becoming increasingly acute all over the world. This is due to the limited proven reserves of oil on land, which, according to experts, should be enough only for the next 20-30 years. At the same time, it is believed that oil deposits under the seabed have much greater capacities. This is confirmed by the growing share of oil produced offshore in the total world production (approximately 1/3 at this time). Currently, more than 1700 oil fields are discovered on the shelf of the World Ocean (mainly abroad), whose reserves are estimated at 55 billion tons. Russia also has large potential oil reserves on the shelf of the northern seas, the development issues of which are closely related to the accuracy of the geochemical exploration of their fields. The overall economic efficiency of its production largely depends on the quality and efficiency of the search for oil deposits on the sea shelf, since today the cost of drilling only one test well on the seabed is 1-5 billion rubles. In this regard, the question of developing a fast and high-precision method for detecting oil deposits near the bottom of the sea shelf is becoming highly relevant.

Известно, что наличие залежей нефти на шельфе обычно характеризуется просачиванием в придонные слои воды нефтяных углеводородов и газов. Однако наличие газовыделений характерно и для залежей газа, а нефтяные углеводороды, вследствие низкой скорости диффузии в морской воде, практически почти полным отсутствием растворимости в ней и быстрой деградацией из-за процессов химического и биохимического взаимодействия с компонентами морской воды, сильно локализованы вблизи мест просачивания нефти на поверхность морского дна.It is known that the presence of oil deposits on the shelf is usually characterized by the infiltration of petroleum hydrocarbons and gases into the bottom layers of the water. However, the presence of gas evolution is also characteristic of gas deposits, and oil hydrocarbons, due to the low diffusion rate in sea water, almost complete lack of solubility in it and rapid degradation due to the processes of chemical and biochemical interaction with the components of sea water, are strongly localized near oil leakage sites to the surface of the seabed.

Известны различные прямые и косвенные геохимические способы выявления месторождений нефти и газа (Геохимические методы поисков нефтяных и газовых месторождений. Бараташевич О.В. и др. - М.: Недра, 1980), главными из которых являются 5 основных методов:There are various direct and indirect geochemical methods for identifying oil and gas fields (Geochemical methods for searching for oil and gas fields. O. Baratashevich and others - M .: Nedra, 1980), the main of which are 5 main methods:

1) газогеохимический;1) gas geochemical;

2) гидрогеохимический;2) hydrogeochemical;

3) биогеохимический (геомикробиологический и фитогеохимический);3) biogeochemical (geomicrobiological and phytogeochemical);

4) литогеохимический;4) lithogeochemical;

5) битуминологический.5) bituminological.

Гидрогеохимический метод включает в себя pH и Eh - метрию, исследование солевого состава и пр.The hydrogeochemical method includes pH and Eh - metry, the study of salt composition, etc.

При геохимическом зондировании на региональной и прогнозо-рекогносцировочной стадиях поиска нефти и газа в гидросфере осуществляются следующие виды съемок:During geochemical sensing at the regional and forecast-reconnaissance stages of oil and gas prospecting in the hydrosphere, the following types of surveys are carried out:

а) съемка по поверхностным водам;a) surface water surveys;

б) исследования (съемки) газогеохимические, биогеохимические, гидрогеохимические, гидрогазобиохимические, pH и Eh - метрия, элементометрия;b) studies (surveys) gas-geochemical, biogeochemical, hydro-geochemical, hydro-gas-biochemical, pH and Eh - metry, elementometry;

в) съемки по подземным водам - скважины различного назначения;c) groundwater surveys - wells for various purposes;

г) съемки по снежному покрову и пр.d) surveys of snow cover, etc.

Широко применяются газобиохимические съемки по поверхностным (водоисточники) и подземным водам, вскрываемым в скважинах (Методы обработки и интерпретации результатов гидрогеологических исследований в нефтегазопоисковых целях. Суббота М.И. и др. - М.: Недра, 1980). Поверхностные гидрогазобиохимические съемки способствовали (с использованием имеющихся на местности водоисточников - родников, колодцев и пр.) открытию ряда месторождений нефти и газа, в частности, на территории Северного Устюга, Южного Мангышлака и полуострова Бузачи.Gas biochemical surveys of surface (water sources) and groundwater discovered in wells are widely used (Methods of processing and interpreting the results of hydrogeological studies for oil and gas prospecting. Saturday MI and others - M .: Nedra, 1980). Surface hydro-gas-biochemical surveys facilitated (using available local water sources - springs, wells, etc.) the discovery of a number of oil and gas fields, in particular, in the territory of Northern Ustyug, Southern Mangyshlak and the Buzachi Peninsula.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому способу является геохимический способ выявления неоднородностей по патенту РФ №2226282. Этот способ выбран в качестве прототипа. Известный способ относится к геохимическим методам исследований и может быть использован для выявления месторождений полезных ископаемых, а также тектонических, антропогенных и других структурно-вещественных неоднородностей геосферы. Из надповерхностного слоя атмосферы собирают путем прокачивания свободного воздуха через пробоотборник содержащиеся в нем поступающие из области неоднородности, мигрирующие в направлении дневной поверхности, и поступающие в воздух подвижные частицы, наличие которых связано с этой неоднородностью или обусловлено ее существованием. Для анализа отбирают частицы размером не более 0,05 мкм. Наиболее удобно собирать частицы на графитовую кювету, которую можно помещать в электротермический атомизатор многоэлементного атомно-абсорбционного спектрофотометра. Определяют содержания элементов, сопутствующих искомой неоднородности, и по обнаруженному изменению содержаний элементов устанавливают наличие, природу и параметры неоднородности.The closest set of essential features to the proposed method is a geochemical method for detecting heterogeneities according to the patent of the Russian Federation No. 2226282. This method is selected as a prototype. The known method relates to geochemical research methods and can be used to identify mineral deposits, as well as tectonic, anthropogenic and other structural-material heterogeneities of the geosphere. From the surface layer of the atmosphere, air is collected by pumping free air through a sampler, inhomogeneities contained in it, migrating in the direction of the day surface, and moving particles entering the air, the presence of which is associated with this heterogeneity or due to its existence. For analysis, particles no larger than 0.05 microns are selected. It is most convenient to collect particles on a graphite cuvette, which can be placed in the electrothermal atomizer of a multi-element atomic absorption spectrophotometer. The contents of the elements accompanying the desired heterogeneity are determined, and the presence, nature and parameters of the heterogeneity are determined by the detected change in the contents of the elements.

Недостатки известного способа:The disadvantages of this method:

1. Недостаточная точность, поскольку при проведении анализа по пробам воздуха надо учитывать розу ветров.1. Lack of accuracy, since when analyzing air samples, it is necessary to take into account the wind rose.

2. Неоднозначность в определении источника месторождений, поскольку, например, наличие метана или этана может свидетельствовать о месторождениях как нефти, так и газа.2. The ambiguity in determining the source of deposits, because, for example, the presence of methane or ethane may indicate deposits of both oil and gas.

3. Невозможность определения источников месторождений на больших удалениях от эпицентра.3. The inability to determine the sources of deposits at large distances from the epicenter.

Целью данного изобретения является повышение точности и надежности способа поиска нефтяных месторождений на морском шельфе.The aim of this invention is to improve the accuracy and reliability of the method of searching for oil fields on the sea shelf.

Для достижения поставленной цели предлагается в геохимическом способе обнаружения залежей нефти на морском шельфе, включающем отбор проб, анализ накопленного материала и установление района наличия залежей нефти по обнаруженному изменению содержаний определяемых элементов в накопленном материале, проводить отбор проб морской воды, а не воздуха. В качестве определяемых элементов в накопленном материале использовать концентрации примесей металлов, характеристичных для нефтяных месторождений, а именно ванадия и никеля, причем признаком проявления нефтяного месторождения считать не менее чем 3-х кратное превышение фоновых содержаний ванадия и никеля в морской воде.To achieve this goal, it is proposed in the geochemical method of detecting oil deposits on the sea shelf, including sampling, analyzing the accumulated material and determining the area of oil deposits from the detected change in the contents of the determined elements in the accumulated material, to conduct sampling of sea water, not air. The concentration of metal impurities characteristic of oil fields, namely vanadium and nickel, should be used as the determined elements in the accumulated material, and at least a 3-fold excess of the background contents of vanadium and nickel in sea water should be considered a sign of the manifestation of an oil field.

Дополнительными отличиями предлагаемого способа является то, что:Additional differences of the proposed method is that:

- при анализе накопленного материала проводится синхронное определение концентрации ванадия и никеля в морской воде,- when analyzing the accumulated material, a synchronous determination of the concentration of vanadium and nickel in sea water is carried out,

- определение концентрации ванадия и никеля в морской воде выполняется по методике атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой,- determination of the concentration of vanadium and nickel in sea water is carried out according to the method of atomic emission spectroscopy with inductively coupled plasma,

- определение концентрации ванадия и никеля в морской воде выполняется по аналитическим линиям с длинами волн 292,401 нм и 231,604 нм, соответственно.- determination of the concentration of vanadium and nickel in seawater is carried out on analytical lines with wavelengths of 292,401 nm and 231,604 nm, respectively.

Во всех известных крупных месторождениях, как на территории нашей страны, так и на территориях других стран (Гавар, Сафания-Хафджи и Манифа в Саудовской Аравии, Бурган в Кувейте, Чиконтенек в Мексике и др.) (Чэмпмэн Э.Л. Геология и воды. Л.: Недра, 1983. - 380 с.), в составе нефтей были обнаружены примеси большого количества металлов, среди которых такие не типичные для морской воды, как ванадий и никель в количестве: V - от 0,00001 до 0,01-0,1 мас.%, Ni - от 0,0001 до 0,001-0,01 мас.%.In all known large deposits, both in our country and in other countries (Gavar, Safania-Khafji and Manifa in Saudi Arabia, Burgan in Kuwait, Chikontenek in Mexico, etc.) (Champman E.L. Geology and water L .: Nedra, 1983. - 380 p.), Impurities of a large amount of metals were found in the composition of oils, among which are not typical of sea water, such as vanadium and nickel in amounts: V - from 0.00001 to 0.01 -0.1 wt.%, Ni - from 0.0001 to 0.001-0.01 wt.%.

Для сравнения отметим, что среднее содержание этих элементов в глубинных, чистых водах Мирового океана составляет для V - всего 2,5 мкг/л или 0,00000025%, для Ni - 1,7 мкг/л или 0,00000017% (Герлах С.А. Загрязнение морей: Диагноз и терапия. 1985. - 263 с.).For comparison, we note that the average content of these elements in the deep, clear waters of the World Ocean is for V - only 2.5 μg / L or 0.00000025%, for Ni - 1.7 μg / L or 0.00000017% (Gerlach C .A. Pollution of the seas: Diagnosis and therapy. 1985. - 263 p.).

Как видно из этих данных, несмотря на безусловное некоторое разбавление примесей при переходе из нефти в морскую воду, содержание ванадия в местах проявления нефтяных залежей на шельфе может превышать средний фон океана по этому элементу в 400-40000 раз, а по никелю, соответственно - в 600-6000 раз. Это обстоятельство можно использовать для поиска залежей нефти на Российском шельфе северных морей, особенно в сравнительно пока еще чистых морях - Чукотском, Беринговым и море Лаптевых, где фоновые концентрации V и Ni примерно на порядок меньше, чем средние значения по Мировому океану (V.Porta, O.Abollino, E.Mentasti and C.Sarzanini. Determination of ultra trace levels of metal ions in sea-water with on-line preconcentration and ETAAS. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 1991. V.6. p.119), то есть условия для поиска предложенным методом являются еще более благоприятными.As can be seen from these data, despite some unconditional dilution of impurities during the transition from oil to sea water, the vanadium content in the places where oil deposits appear on the shelf can exceed the average ocean background for this element by 400-40000 times, and for nickel, respectively, by 600-6000 times. This circumstance can be used to search for oil deposits on the Russian shelf of the northern seas, especially in relatively still clean seas - the Chukchi, Bering and Laptev Sea, where the background concentrations of V and Ni are about an order of magnitude lower than the average values for the World Ocean (V. Porta , O. Abollino, E. Mentasti and C. Sarzanini. Determination of ultra trace levels of metal ions in sea-water with on-line preconcentration and ETAAS. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 1991. V. 6. P. 119), that is, the conditions for searching by the proposed method are even more favorable.

Известно, что крупные месторождения нефти располагаются обычно вблизи морского дна и, как правило, характеризуются просачиванием нефтяных углеводородов и газа в придонные слои морской воды (поэтому, в принципе, чем ближе к поверхности морского дна ведется отбор проб воды для анализа, тем точнее по месту залегания может быть определено месторождение). Важно обосновать, однако, такой аналитический критерий анализа придонной воды морского шельфа, который, с одной стороны, позволил бы точно определять местонахождение нефтеносной залежи, то есть отличался бы высокой чувствительностью, а с другой стороны, - гарантировал бы надежное отличие залежей нефти от залежей газа (если, например, в качестве такого критерия выбрать содержание в воде легких углеводородных газов - метана, этана и др., то легко можно спутать месторождения нефти и газа, так как эти сопутствующие примеси присущи как нефти, так и газу.It is known that large oil deposits are usually located near the seabed and, as a rule, are characterized by the infiltration of oil hydrocarbons and gas into the bottom layers of seawater (therefore, in principle, the closer to the surface of the seabed water samples are taken for analysis, the more precisely the location occurrence can be determined deposit). It is important to justify, however, such an analytical criterion for the analysis of the bottom water of the sea shelf, which, on the one hand, would make it possible to accurately determine the location of the oil deposit, that is, would be highly sensitive, and on the other hand, would guarantee a reliable difference between oil deposits and gas deposits (if, for example, the content of light hydrocarbon gases - methane, ethane, etc. in the water is chosen as such a criterion, then it is easy to confuse oil and gas deposits, since these accompanying impurities are inherent in both oil and gas and gas.

В качестве такого критерия предлагается комплексный аналитический критерий - синхронное во времени (при непрерывном или периодическом пробоотборе воды при движении судна) параллельное превышение фоновых концентраций V и Ni в придонной морской воде в 3-10 и более раз.As such a criterion, a comprehensive analytical criterion is proposed - synchronous in time (with continuous or periodic water sampling when the vessel is moving), a parallel excess of background concentrations of V and Ni in bottom seawater by 3-10 times or more.

Трехкратное и более превышение фоновых концентраций обеспечивает надежность анализа. Тот факт, что ведется анализ на V и Ni, содержания которых в морской воде очень низки, а в любой нефти содержание этих сопутствующих примесей достаточно велико по сравнению с фоном, обеспечивает высокую точность определения места выхода на поверхность дна шельфа просачивающихся на поверхность нефтяных углеводородов и гарантирует обнаружение этих мест на очень больших расстояниях от их эпицентра, так как примеси ванадия и никеля, в отличие от нефтяных углеводородов, прекрасно растворяются в морской воде и обладают высокими коэффициентами диффузии (порядка 1-10 см2/с по данным работы (Кочергина В.П. и Тимченко И.Е. Мониторинг гидрофизических полей океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 280 с.).Three or more excess of background concentrations ensures the reliability of the analysis. The fact that analysis is carried out on V and Ni, whose contents in sea water are very low, and in any oil the content of these accompanying impurities is quite high compared to the background, provides high accuracy in determining the place where oil hydrocarbons seeping onto the surface of the shelf and guarantees the detection of these places at very great distances from their epicenter, since vanadium and nickel impurities, unlike petroleum hydrocarbons, are highly soluble in sea water and have high coefficients iffuzii (of the order of 1-10 cm 2 / sec according to the data (VP Kochergina and Timtchenko IE Monitoring hydro ocean fields L .: Gidrometeoizdat, 1987. -. 280)..

Рассмотрим общую вероятностную модель поступления характеристичных для нефти примесей металлов (ионов металлов) в морскую воду. Этой моделью можно будет воспользоваться для практических расчетов, с целью ускорения нахождения места просачивания нефти в придонные морские воды при обнаружении 3-х кратного и более превышения концентраций примесей характеристичных металлов над их фоновыми концентрациями.Consider the general probabilistic model of the arrival of metal impurities (metal ions), characteristic of oil, into sea water. This model can be used for practical calculations, with the aim of accelerating the location of oil seepage into bottom seawater when detecting 3 times or more excess concentrations of impurities of characteristic metals over their background concentrations.

Ясно, что распределение характеристичных для нефти примесей металлов (V и Ni) от их источника, расположенного на морском дне, будет определяться достаточно большим набором факторов:It is clear that the distribution of metal impurities (V and Ni) characteristic of oil from their source located on the seabed will be determined by a sufficiently large set of factors:

1) мощностью и размерами источника;1) the power and size of the source;

2) функцией переноса: конвективная (турбулентная или ламинарная) диффузия. Данная функция определяется коэффициентами диффузии и пространственным полем скоростей морских течений;2) transport function: convective (turbulent or laminar) diffusion. This function is determined by the diffusion coefficients and the spatial velocity field of sea currents;

3) функцией потери, которая приводит к выравниванию от максимальной избыточной концентрации в точке истока к среднему (фоновому) значению на границе распространения примеси. Данная функция определяется различными химическими, физическими и биохимическими процессами, которые могут происходить при распространении примеси в пространстве от точечного источника (например, перевод примеси в нерастворимую форму с последующим осаждением на морское дно).3) the loss function, which leads to equalization from the maximum excess concentration at the source point to the average (background) value at the impurity distribution boundary. This function is determined by various chemical, physical and biochemical processes that can occur during the propagation of an impurity in space from a point source (for example, the conversion of an impurity into an insoluble form, followed by sedimentation on the seabed).

В общем виде решение задачи о пространственном поле концентрацией С=С(Х, Y, Н) можно представить следующим образом:In general terms, the solution of the spatial field problem with concentration C = C (X, Y, H) can be represented as follows:

Figure 00000001
Figure 00000001

где W - мощность источника, масса примеси металла за единицу времени: W=m/t, erf (z) - интеграл ошибок Гаусса,where W is the power of the source, the mass of the metal impurity per unit time: W = m / t, erf (z) is the Gaussian error integral,

z=f(X, Y, H, D, К), D - коэффициент диффузии (ламинарной или турбулентной) и K - константа некоторого процесса функции потери:z = f (X, Y, H, D, K), D is the diffusion coefficient (laminar or turbulent), and K is the constant of a certain process of the loss function:

Figure 00000002
Figure 00000002

Определение пространственного поля концентраций, с учетом всех факторов и параметров, их определяющих, является весьма сложной и трудоемкой задачей, требующей применения численных методов решения (разработка алгоритма и специальной компьютерной программы, теоретическое или экспериментальное определение всех необходимых констант и параметров и т.д.).Determining the spatial field of concentrations, taking into account all the factors and parameters that determine them, is a very difficult and time-consuming task requiring the use of numerical methods of solution (development of an algorithm and a special computer program, theoretical or experimental determination of all necessary constants and parameters, etc.) .

Первые два фактора определяют поступление примеси в пространство (Фиг.1). Функция потери необходима для соблюдения условия стационарности распределения примеси в пространстве, т.е. определяет границы области загрязнения при постоянном поступлении примеси от источника. На Фиг.1 изображена кривая формирования поля концентраций примеси характеристического металла в морской среде.The first two factors determine the entry of impurities into space (Figure 1). The loss function is necessary to comply with the stationary condition for the distribution of the impurity in space, i.e. determines the boundaries of the pollution area with a constant supply of impurities from the source. Figure 1 shows the curve of the formation of the field of concentration of the impurities of the characteristic metal in the marine environment.

В связи с этим, при моделировании можно использовать определенные допущения и упрощения:In this regard, when modeling, you can use certain assumptions and simplifications:

1) имеется стационарный исток (условно - точечный) примеси металла в полуограниченное пространство окружающей среды (акватории) с постоянной мощностью поступления характеристического компонента, источник которого расположен на морском дне (место просачивания нефти), где отсутствуют значительные ламинарные или турбулентные потоки;1) there is a stationary source (conditionally point) of metal impurities in a semi-limited space of the environment (water area) with a constant input power of the characteristic component, the source of which is located on the seabed (the place of oil seepage), where there are no significant laminar or turbulent flows;

2) перенос этой характеристичной примеси определяется диффузией;2) the transfer of this characteristic impurity is determined by diffusion;

3) коэффициент диффузии не зависит от направления диффузионного потока, т.е. перенос примеси является равномерным по всем направлениям;3) the diffusion coefficient does not depend on the direction of the diffusion flow, i.e. impurity transfer is uniform in all directions;

4) характеристичная примесь находится в единственной форме, функция потери определяется единственным процессом (как некоторый химический процесс).4) the characteristic impurity is in a single form, the loss function is determined by a single process (as some chemical process).

Для стационарного, постоянного во времени, облака загрязнения примесью металла от точечного источника должно выполняться условие равенства диффузионного переноса и процесса потери, поэтому плотность диффузионного потока через некоторую поверхность S определяется скоростью процесса потери компонента, ν:For a stationary, constant in time, cloud of contamination with metal impurities from a point source, the condition for the equality of diffusion transfer and the loss process must be satisfied, therefore, the density of the diffusion flux through a certain surface S is determined by the rate of the component loss process, ν:

Figure 00000003
Figure 00000003

где скорость процесса определяется как:where the speed of the process is defined as:

Figure 00000004
Figure 00000004

где: Сф - фоновое содержание примеси металла в морской воде (R=∞);where: C f - background content of metal impurities in sea water (R = ∞);

V - объем полусферы:V - hemisphere volume:

Figure 00000005
Figure 00000005

S - поверхность полусферы:S - hemisphere surface:

Figure 00000006
Figure 00000006

q - диффузионный поток:q - diffusion flow:

Figure 00000007
Figure 00000007

После подстановки выражений (1.5)-(1.7) в уравнение (1.4) получим:After substituting expressions (1.5) - (1.7) in equation (1.4) we get:

Figure 00000008
Figure 00000008

После раздельного интегрирования правой и левой части уравнения (1.8) для функции пространственного распределения концентрации характеристического компонента от точечного источника можно записать следующее выражение:After separately integrating the right and left sides of equation (1.8) for the spatial distribution function of the concentration of the characteristic component from a point source, we can write the following expression:

Figure 00000009
Figure 00000009

где: Смах - максимальная концентрация примеси металла вблизи источника загрязнения (R=0), которая определяется мощностью источника.where: C max - the maximum concentration of metal impurities near the source of pollution (R = 0), which is determined by the power of the source.

На Фиг.2. изображена зависимость относительной концентрации характеристической примеси металла от расстояния от точечного источника.Figure 2. Dependence of the relative concentration of the characteristic metal impurity on the distance from a point source is shown.

Выражение (1.9) описывает пространственную функцию концентраций как некоторый закон распределения (см. Фиг.2), который соответствует уравнению для определения концентрационного поля, представленному в общем виде (1.1) (Монин А.С., Яглом А.М. Статистическая гидромеханика. Часть 1, М.: Наука, 1967. - 640 с.):Expression (1.9) describes the spatial function of concentrations as a certain distribution law (see Figure 2), which corresponds to the equation for determining the concentration field, presented in the general form (1.1) (Monin A.S., Yaglom A.M. Statistical hydromechanics. Part 1, Moscow: Nauka, 1967. - 640 p.):

Figure 00000010
Figure 00000010

где КП - коэффициент переноса характеристической примеси металла (коэффициент турбулентной диффузии).where K P is the transfer coefficient of the characteristic impurity of the metal (turbulent diffusion coefficient).

В случае равномерного распределения облако характеристической примеси (V, Ni) будет представлять собой полусферу с центром в точке истока. При этом распределение концентрации характеристической примеси металла в придонном слое будет характеризоваться объемным Гауссовским колоколом (Фиг.3).In the case of uniform distribution, the cloud of characteristic impurity (V, Ni) will be a hemisphere centered at the source point. In this case, the concentration distribution of the characteristic metal impurity in the bottom layer will be characterized by a volumetric Gaussian bell (Figure 3).

На Фиг.3 изображена область загрязнения (С=3Сф) морской среды характеристической примесью металла от точечного источника при равномерном распределении.Figure 3 shows the area of contamination (C = 3C f ) of the marine environment by a characteristic admixture of metal from a point source with a uniform distribution.

В случае неравномерного распределения характеристической примеси, например, в присутствии устойчивых ламинарных потоков вблизи морского дна, вместо выражения (1.10) необходимо использовать другие соотношения.In the case of an uneven distribution of the characteristic impurity, for example, in the presence of stable laminar flows near the seabed, other relations must be used instead of expression (1.10).

Так, например, для расчета концентрации примеси металла в случае точечного источника, расположенного на глубине Но, постоянной мощности W, турбулентной диффузии при однонаправленном ламинарном потоке по оси ОХ с постоянной скоростью, можно применить следующее выражение:So, for example, to calculate the concentration of a metal impurity in the case of a point source located at a depth of H about , constant power W, turbulent diffusion with a unidirectional laminar flow along the OX axis at a constant speed, the following expression can be used:

Figure 00000011
Figure 00000011

Выражение (1.11) описывает струю примеси, имеющую форму эллиптического параболоида, вытянутого вдоль оси ОХ. Распределение концентрации характеристической примеси при некотором постоянном значении Н, например, в придонном слое, в этом случае представлено графически на Фиг.4.Expression (1.11) describes an impurity jet having the shape of an elliptical paraboloid elongated along the OX axis. The concentration distribution of the characteristic impurity at a certain constant value of H, for example, in the bottom layer, in this case is presented graphically in FIG. 4.

Выражение (1.11) показывает, что в направлении ламинарного потока концентрация примеси характеристического металла убывает пропорционально Х-1, а перпендикулярно оси потока экспоненциально. Анализ порядков величин в выражении (1.11) позволяет сделать выводы о границах облака загрязнения характеристической примеси и тем самым определить максимально целесообразные границы действия поисковой системы (ширину и глубину поисковой зоны) при обнаружении значимых превышений концентраций примесей V и Ni над фоновыми.Expression (1.11) shows that in the direction of the laminar flow, the concentration of the impurity of the characteristic metal decreases proportionally to X -1 , and exponentially to the axis of the flow. An analysis of the order of magnitude in expression (1.11) allows us to draw conclusions about the boundaries of the pollution cloud of the characteristic impurity and thereby determine the most appropriate boundaries of the search system (the width and depth of the search zone) when detecting significant excess concentrations of impurities V and Ni over the background.

На Фиг.4 изображено распределение относительной концентрации характеристической примеси металла в придонном слое морской воды в случае направленного по оси ОХ постоянного ламинарного потока.Figure 4 shows the distribution of the relative concentration of the characteristic impurity of the metal in the bottom layer of sea water in the case of a constant laminar flow directed along the OX axis.

Анализ порядков величин в приведенном выражении позволяет сделать выводы о границах облака загрязнения характеристической примесью металла. Так, например, при 1000 кратном превышении концентрации примеси над фоном в точке истока в придонном слое, границе в направлении потока соответствует расстояние от истока ~ от 10 км до 50 км, а в перпендикулярном потоку направлении - ~ от 1 км до 5 км. Точные значения зависят от мощности и размеров источника, скорости потока, коэффициентов переноса и их зависимости от координаты (расстояния от источника), т.д. На практике, при исследовании придонных шельфовых вод эти параметры могут быть уточнены экспериментально.An analysis of the orders of magnitude in the above expression allows us to draw conclusions about the boundaries of the pollution cloud with a characteristic impurity of metal. So, for example, with a 1000-fold excess of the impurity concentration over the background at the source point in the bottom layer, the boundary in the direction of flow corresponds to a distance from the source of ~ 10 km to 50 km, and in the direction perpendicular to the flow, ~ from 1 km to 5 km. The exact values depend on the power and size of the source, flow rate, transfer coefficients and their dependence on the coordinate (distance from the source), etc. In practice, in the study of bottom shelf waters, these parameters can be refined experimentally.

Важно отметить, что синхронное повышение в морской воде содержаний и V, и Ni одновременно может быть связано только с наличием нефтяной залежи и является гарантией от того, что не будет ошибки из-за залежей газа. Фоновые концентрации V и Ni в чистой морской воде, как указывалось выше, чрезвычайно низки.It is important to note that a simultaneous increase in the contents of both V and Ni in seawater can only be associated with the presence of an oil deposit and is a guarantee that there will be no error due to gas deposits. Background concentrations of V and Ni in pure seawater, as mentioned above, are extremely low.

Превышения содержания примесей V и Ni в морской воде могут быть определены с максимальной чувствительностью и точностью с помощью разработанной методики ИСП-АЭС. Синхронное увеличение содержания примесей никеля и ванадия в морской воде может являться однозначным доказательством просачивания нефтяных углеводородов со дна в морскую воду и служить основанием для начала пробного бурения в этом районе.The excess content of V and Ni impurities in seawater can be determined with maximum sensitivity and accuracy using the developed ICP-AES technique. A simultaneous increase in the content of nickel and vanadium impurities in seawater can be unequivocal evidence of the infiltration of petroleum hydrocarbons from the bottom into seawater and serve as the basis for the start of trial drilling in this area.

Возможным вариантом для судового размещения комплекса поискового оборудования может быть сочетание атомно-эмиссионного спектрометра с индуктивно-связанной плазмой с проточно-инжекционной приставкой непрерывного пробоотбора типа FIAS-400 (в совокупности со всеми другими необходимыми приборами и датчиками). Такая схема аналитического контроля содержания примесей металлов в морской воде позволит в автоматическом, проточном режиме одновременно определять никель, ванадий и (при необходимости) другие сопутствующие нефтяным месторождениям примеси металлов в морской воде (Method 200.7. Determination of Metals and Trace Elements in Water and Wastes by Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry. Revision 4.4. EMMC Version. EPA. Methods for the Determination of Metals in Environmental Samples. Supplememt I. May 1994.A possible option for the marine deployment of the search equipment complex may be a combination of an inductively coupled plasma atomic emission spectrometer with a FIAS-400 continuous-flow continuous injection sampling attachment (in conjunction with all other necessary instruments and sensors). Such a scheme of analytical control of the content of metal impurities in seawater will automatically and simultaneously determine nickel, vanadium and (if necessary) other metal impurities in seawater associated with oil fields (Method 200.7. Determination of Metals and Trace Elements in Water and Wastes by Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry. Revision 4.4. EMMC Version. EPA. Methods for the Determination of Metals in Environmental Samples. Supplememt I. May 1994.

Method 200.15. Determination of Metals and Trace Elements in Water by Ultrasonic Nebulization Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry. Revision 1.2. EMMC Version. EPA. Methods for the Determination of Metals in Environmental Samples. Supplement I. May 1994).Method 200.15. Determination of Metals and Trace Elements in Water by Ultrasonic Nebulization Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry. Revision 1.2. EMMC Version. EPA Methods for the Determination of Metals in Environmental Samples. Supplement I. May 1994).

Дополнительно, один или два канала спектрометра можно использовать для определения элементов, постоянно присутствующих в морской воде, но не являющихся сопутствующими нефтяным месторождениям, например, магния и (или) калия для реализации принципа внутреннего стандарта, что повышает правильность определения координат места залежи нефти.Additionally, one or two channels of the spectrometer can be used to determine elements that are constantly present in seawater but are not associated with oil fields, for example, magnesium and (or) potassium to implement the principle of the internal standard, which increases the accuracy of determining the coordinates of the oil deposit.

После обнаружения по вышеуказанному критерию залежей нефти на шельфе для подтверждения положительных результатов в местах наибольшего превышения содержаний никеля и ванадия над фоном могут быть отобраны дискретные пробы для проведения обычного анализа на присутствие нефтяных углеводородов (методами инфракрасной спектроскопии, газо-жидкостной хроматографии, люминесценции и др.).After the discovery of oil deposits on the shelf according to the above criterion, to confirm positive results in places where nickel and vanadium contents are highest, discrete samples can be taken for routine analysis for the presence of petroleum hydrocarbons (infrared spectroscopy, gas-liquid chromatography, luminescence, etc.). )

В связи с тем, что получаемая при поиске нефти информация о содержании примесей никеля и ванадия в морской воде будет представлять из себя 2 эквидистантных (равноотстоящих) параллельных временных ряда, для их статистической компьютерной обработки (выполняемой непосредственно на борту судна в режиме реального времени), с целью выявления аномалий по содержанию определяемых элементов, должны применяться методы дисперсионного анализа, например, критерий знаков или метод кумулятивных карт.Due to the fact that the information obtained during the oil search on the content of nickel and vanadium impurities in sea water will be 2 equidistant (equally spaced) parallel time series for their statistical computer processing (performed directly on board the vessel in real time), in order to identify anomalies in the content of the elements being determined, dispersion analysis methods, for example, sign criteria or the cumulative map method, should be used.

Исходя из вышесказанного, технико-экономический эффект предлагаемого способа заключается в следующем:Based on the foregoing, the technical and economic effect of the proposed method is as follows:

1. Поскольку анализ производится не воздуха, а воды, следовательно, результаты более точные (отсутствует роза ветров).1. Since the analysis is performed not of air but of water, therefore, the results are more accurate (there is no wind rose).

2. Анализ ведется по V и Ni, что обеспечивает однозначность определения именно залежей нефти (например, метан, этан присущ как нефти, так и газу).2. The analysis is carried out on V and Ni, which ensures the unambiguous determination of oil deposits (for example, methane, ethane is inherent in both oil and gas).

3. Появляется возможность определения залежей на больших удалениях от эпицентра.3. There is the possibility of determining deposits at large distances from the epicenter.

4. Поиск ведется в направлении увеличения V и Ni (в направлении эпицентра).4. The search is conducted in the direction of increasing V and Ni (in the direction of the epicenter).

5. Трехкратное и более превышение V и Ni по сравнению с фоном обеспечивает надежность метода и высокую точность определения места выхода на поверхность дна шельфа просачивающихся нефтяных углеводородов.5. Threefold or more excess of V and Ni compared to the background ensures the reliability of the method and high accuracy in determining the place where leaking petroleum hydrocarbons reach the surface of the bottom of the shelf.

6. Возможно судовое размещение приборов и оборудования АЭС-ИСП с проточно-инжекторной приставкой непрерывного пробоотбора типа FIAS-400.6. It is possible to ship the instruments and equipment of NPP-ISP with a flow-injector prefix of continuous sampling type FIAS-400.

7. Дополнительно 1 или 2 канала спектрометра можно использовать для определения элементов, постоянно присутствующих в морской воде, но не являющихся сопутствующими нефтяным месторождениям (магний, калий) для реализации принципа внутреннего стандарта, что повышает правильность определения координат места залежи нефти.7. In addition, 1 or 2 channels of the spectrometer can be used to determine elements that are constantly present in sea water but are not associated with oil fields (magnesium, potassium) to implement the principle of the internal standard, which increases the accuracy of determining the coordinates of the oil deposit.

Claims (4)

1. Геохимический способ обнаружения залежей нефти на морском шельфе, включающий отбор проб, анализ накопленного материала и установление района наличия залежей нефти по обнаруженному изменению содержаний определяемых элементов в накопленном материале, отличающийся тем, что проводят отбор проб морской воды, в качестве определяемых элементов в накопленном материале используют концентрации примесей металлов, характерных для нефтяных месторождений, а именно ванадия и никеля, причем признаком проявления нефтяного месторождения считается не менее чем 3-кратное превышение фоновых содержаний ванадия и никеля в морской воде.1. A geochemical method for the detection of oil deposits on the sea shelf, including sampling, analysis of accumulated material and determining the area of presence of oil deposits by the detected change in the contents of the determined elements in the accumulated material, characterized in that they take samples of sea water as the determined elements in the accumulated the material uses concentrations of metal impurities characteristic of oil fields, namely vanadium and nickel, and the sign of the manifestation of an oil field is considered not less than 3-fold excess of background vanadium and nickel content in seawater. 2. Геохимический способ обнаружения залежей нефти на морском шельфе по п.1, отличающийся тем, что при анализе накопленного материала проводится синхронное определение концентрации ванадия и никеля в морской воде.2. The geochemical method for detecting oil deposits on the sea shelf according to claim 1, characterized in that when analyzing the accumulated material, a simultaneous determination of the concentration of vanadium and nickel in sea water is carried out. 3. Геохимический способ обнаружения залежей нефти на морском шельфе по п.2, отличающийся тем, что определение концентрации ванадия и никеля в морской воде выполняется по методике атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой.3. The geochemical method for detecting oil deposits on the sea shelf according to claim 2, characterized in that the determination of the concentration of vanadium and nickel in sea water is carried out by the method of atomic emission spectroscopy with inductively coupled plasma. 4. Геохимический способ обнаружения залежей нефти на морском шельфе по п.3, отличающийся тем, что определение концентрации ванадия и никеля в морской воде выполняется по аналитическим линиям с длинами волн 292,401 нм и 231,604 нм соответственно. 4. The geochemical method for detecting oil deposits on the sea shelf according to claim 3, characterized in that the concentration of vanadium and nickel in seawater is determined by analytical lines with wavelengths of 292.401 nm and 231.604 nm, respectively.
RU2009122012/28A 2009-06-10 2009-06-10 Geo-chemical procedure for prospecting oil deposits on sea bottom RU2417387C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009122012/28A RU2417387C2 (en) 2009-06-10 2009-06-10 Geo-chemical procedure for prospecting oil deposits on sea bottom

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009122012/28A RU2417387C2 (en) 2009-06-10 2009-06-10 Geo-chemical procedure for prospecting oil deposits on sea bottom

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009122012A RU2009122012A (en) 2010-12-20
RU2417387C2 true RU2417387C2 (en) 2011-04-27

Family

ID=44056232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009122012/28A RU2417387C2 (en) 2009-06-10 2009-06-10 Geo-chemical procedure for prospecting oil deposits on sea bottom

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2417387C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2579159C2 (en) * 2014-05-22 2016-04-10 Некоммерческая организация Некоммерческое Партнерство "Центр Инновационных Технологий" (НП "ЦИТ") Method for electrochemical exploration of offshore oil and gas deposits
RU2678260C1 (en) * 2018-03-30 2019-01-24 Евгений Филиппович Приходько Biohydrochemical method for detecting oil deposits in transit zone
RU2811676C1 (en) * 2022-12-19 2024-01-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий имени героя Method for identifying combustion initiators based on petroleum hydrocarbons

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2579159C2 (en) * 2014-05-22 2016-04-10 Некоммерческая организация Некоммерческое Партнерство "Центр Инновационных Технологий" (НП "ЦИТ") Method for electrochemical exploration of offshore oil and gas deposits
RU2678260C1 (en) * 2018-03-30 2019-01-24 Евгений Филиппович Приходько Biohydrochemical method for detecting oil deposits in transit zone
RU2811676C1 (en) * 2022-12-19 2024-01-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий имени героя Method for identifying combustion initiators based on petroleum hydrocarbons

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009122012A (en) 2010-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. In situ Raman‐based measurements of high dissolved methane concentrations in hydrate‐rich ocean sediments
RU2593438C2 (en) Survey method and system for detection of hydrocarbons
MacDonald et al. Transfer of hydrocarbons from natural seeps to the water column and atmosphere
Edwards et al. Carbon isotope (δ13Ccarb) stratigraphy of the Lower–Middle Ordovician (Tremadocian–Darriwilian) in the Great Basin, western United States: implications for global correlation
Paull et al. Pockmarks off big sur, California
Putikov et al. Application of geoelectrochemical method for exploration of petroleum fields on the Arctic shelf
Sechman Detailed compositional analysis of hydrocarbons in soil gases above multi-horizon petroleum deposits–a case study from western Poland
Rovere et al. Geochemical and geophysical monitoring of hydrocarbon seepage in the Adriatic Sea
Liu et al. A review on the methane emission detection during offshore natural gas hydrate production
RU2417387C2 (en) Geo-chemical procedure for prospecting oil deposits on sea bottom
CN1327218C (en) Method for predicting deep oil-gas reservoir by BTEX anomaly in sea-bottom shallow sediment
Lu et al. Effects of gas saturation and reservoir heterogeneity on thermochemical sulfate reduction reaction in a dolomite reservoir, Puguang gas field, China
Krumbein The Computer in Geology: Quantification and the advent of the computer open new vistas in a science traditionally qualitative.
Xu et al. Thermal maturation, hydrocarbon generation and expulsion modeling of the source rocks in the Baiyun Sag, Pearl River Mouth Basin, South China Sea
Zielinski et al. Heat flow and surface hydrocarbons on the Brunei continental margin
RU2548608C2 (en) Method of detection of geochemical anomalies basing on analysis of chemical composition of river sediments
Karpen et al. A new ‘schlieren’technique application for fluid flow visualization at cold seep sites
Gevirtz et al. Surface geochemical exploration in the North Sea
CN112505761A (en) Reservoir gas-containing property detection method and device
Zhevlakov et al. Raman hyperspectral technologies for remote probing of hydrocarbon geochemical fields
Wang et al. Detecting surface oil slick related to gas hydrate/petroleum on the ocean bed of South China Sea by ENVI/ASAR radar data
Obzhirov et al. Distribution Patterns of Methane, Hydrogen, and Helium in the Water Column of the Kara Sea
Zhang et al. Fractal modeling for geochemical data of deep-sea surface sediments: A case study from Zhongsha Island, Southern China Sea
Woodall et al. Comparing methods and sediment contaminant indicators for determining produced water fate in a Louisiana estuary
Yuan et al. New progress of microbial prospecting of oil and gas in China: Taking the Satellite Oilfield in Daqing as an example

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120611

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20130410

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150611