Геохимические технологии поисков, разведки, разработки, добычи и переработки нефти и газа

О. И. Серебряков, Л. Ф. Ушивцева, А. О. Серебряков 
 
 
 
 
 
 
 
 
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОИСКОВ, 
РАЗВЕДКИ, РАЗРАБОТКИ, ДОБЫЧИ  
И ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА 
 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва 
Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2021 
1 

УДК 550.84:553.98 
ББК 26.30+26.34 
 
С32 
 
 
 
Р е ц е н з е н т ы :  
кандидат геолого-минералогических наук, начальник геологического отдела 
ООО «Газпром добыча Астрахань» В. А. Захарчук; 
доктор геолого-минералогических наук, заместитель главного геолога  
АО «Октопус» В. В. Пыхалов 
 
 
 
 
 
 
Серебряков, О. И. 
С32  
 
Геохимические технологии поисков, разведки, разработки, добычи 
и переработки нефти и газа : монография / О. И. Серебряков, Л. Ф. Ушивцева, А. О. Серебряков.  Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2021.  
300 с. : ил., табл. 
 
 
ISBN 978-5-9729-0653-6 
 
Освещены теоретические основы и методика проведения полевых работ, 
дана интерпретация результатов применяемых геохимических технологий. 
Обоснована целесообразность комплексирования геологических, геофизических и геохимических исследований. Рассмотрены новые материалы по органической геохимии и технологиям переработки. 
Для работников ТЭК, геологоразведочных и нефтегазодобывающих организаций. Издание может быть полезно преподавателям, аспирантам и студентам геологических и нефтегазовых направлений подготовки. 
 
 
УДК 550.84:553.98 
ББК 26.30+26.34 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-0653-6 
 
” Серебряков О. И., Ушивцева Л. Ф., Серебряков А. О., 2021 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2021 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2021 
2 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 
......................................................................................... 7 
 
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 8 
 
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ СТАНОВЛЕНИЯ  
ГЕОХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ 
..................................................................... 10 
1.1. История возникновения и сущность геохимических технологий ........ 10 
1.2. Научно-методические и организационные основы геохимических  
технологий .................................................................................................. 14 
 
ГЛАВА 2. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В НЕФТЯНЫХ ЗАЛЕЖАХ ....... 20 
2.1. Геохимические процессы в нефтяных залежах ...................................... 20 
2.2. Геохимические особенности компонентов системы «флюиды –  
воды – породы – микроорганизмы» 
......................................................... 22 
2.3. Взаимодействие углеводородных газов с породами и водами  
при миграции из залежей .......................................................................... 30 
2.4. Геохимические критерии прогноза нефтегазоносности морских  
акваторий .................................................................................................... 36 
 
ГЛАВА 3. КЛАССИФИКАЦИЯ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ ............ 53 
3.1. Классификационные поисковые показатели 
........................................... 53 
3.2. Классификация геохимических технологий поисков ............................ 54 
 
ГЛАВА 4. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОИСКИ 
ПО ПРЯМЫМ ПОКАЗАТЕЛЯМ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ 
.............................. 68 
4.1. Технология газовой (геохимической) съемки 
......................................... 68 
4.2. История возникновения и сущность газовой съемки 
............................. 70 
4.3. Методика ведения полевых работ ............................................................ 72 
4.4. Анализ извлеченного газа ......................................................................... 86 
4.5. Морские геохимические исследования.................................................... 90 
4.6. Гидромагнитная съёмка 
........................................................................... 100 
4.7. Гидролокационная съёмка (гидролокационное обследование дна) ... 100 
4.8. Геологическая интерпретация результатов газогеохимических  
съёмок 
........................................................................................................ 101 
3 

4.9. Геохимические технологии при выявлении разломной тектоники, 
мониторинге подземных хранилищ и трасс нефтегазопроводов 
........ 109 
4.10. Газогеохимическая съёмка по снежному покрову ............................. 115 
4.11. Критерии оценки нефтегазоносности .................................................. 119 
4.12. Скважинные геохимические технологии ............................................ 120 
 
ГЛАВА 5. БИТУМОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ 
......................................... 144 
5.1. Понятие о природных битумах 
............................................................... 145 
5.2. Классификации битумов ......................................................................... 146 
5.3. Характеристика нефтяных битумов ....................................................... 150 
5.4. Сравнительная характеристика свойств различных битумов ............. 151 
5.5. Составные части битумов........................................................................ 153 
5.6. Рассеянные сингенетичные и связанные битумы 
................................. 153 
5.7. Методы и методика простейших определений битумов...................... 154 
5.8. Применение битумных технологий поиска 
........................................... 159 
5.9. Месторождения и проявления природных битумов 
............................. 162 
 
ГЛАВА 6. ЛЮМИНЕСЦЕНТНО-БИТУМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОИСКА .... 165 
6.1. Основные сведения о люминесценции битумов 
................................... 166 
6.2. Показатели люминесцентного анализа 
.................................................. 170 
6.3. Виды люминесцентного анализа ............................................................ 172 
6.4. Люминесцентно-микроскопическое изучение пород 
........................... 184 
6.5. Люминесцентно-битумные маршрутные съёмки ................................. 185 
6.6. Площадные битумные съёмки ................................................................ 185 
 
ГЛАВА 7. ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОИСКА ................. 188 
7.1. Прямые гидрохимические показатели.  
Растворённые битумы (мыла) 
................................................................. 191 
7.2. Поисковое значение растворённых битумов 
......................................... 192 
7.3. Органические вещества. Бензол, толуол, фенол 
................................... 194 
7.4. Косвенные гидрохимические показатели нефтегазоносности ............ 196 
7.5. Маршрутные гидрохимические съёмки 
................................................. 204 
7.6. Тематические гидрохимические поисковые исследования ................. 205 
7.7. Гидрохимические разведочные исследования 
...................................... 207 
7.8. Гидрогеохимические исследования  
при разработке месторождений нефти и газа ....................................... 210 
7.9. Структурные гидрохимические съёмки 
................................................. 212 
4 

ГЛАВА 8. АТМОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ 
..................................... 216 
8.1. Сущность атмогеохимических технологий 
........................................... 216 
8.2. Газортутная и гелиевая технологии ....................................................... 217 
8.3. Гелиевая съёмка ....................................................................................... 218 
8.4. Свойства газа гелия 
.................................................................................. 219 
 
ГЛАВА 9. ЛИТОГЕОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ............................................... 225 
9.1. Литогеохимическая съёмка ..................................................................... 226 
9.2. Газокерновая съёмка, задачи метода 
...................................................... 227 
9.3. Теоретические основы метода ................................................................ 229 
9.4. Методика ведения полевых работ .......................................................... 230 
9.5. Дегазация проб, анализ газа и интерпретация результатов 
................. 232 
9.6. Почвенно-солевая съёмка 
........................................................................ 235 
9.7. Аэрозольные съёмки ................................................................................ 235 
9.8. Метод диагностики генезиса минералов ............................................... 235 
 
ГЛАВА 10. БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ...................................... 240 
10.1. Цели и задачи биогеохимических технологий поиска 
....................... 240 
10.2. Грунтовая, водная газобиохимические съёмки 
................................... 244 
10.3. Газобиохимическая съёмка по снежному покрову 
............................. 245 
 
ГЛАВА 11. РАДИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ 
................................. 246 
11.1. Радоновая (эманационная) съёмка ....................................................... 246 
11.2. Устройство и работа радиометра 
.......................................................... 247 
 
ГЛАВА 12. КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ 
ГЕОХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ИЗУЧЕНИИ  
МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА................................................................. 255 
12.1. Принципы комплексирования .............................................................. 255 
12.2. Комплексные геохимические исследования при разработке  
месторождений ...................................................................................... 259 
12.3. Комплексная геохимическая съемка 
.................................................... 260 
12.4. Характеристика поисковых геохимических индикаторов 
................. 261 
 
ГЛАВА 13. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ 
ПРИ МОНИТОРИНГЕ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ........................... 266 
13.1. Мониторинг межколонных и межпластовых перетоков ................... 266 
5 

13.2. Криптоновые геохимические технологии ........................................... 267 
13.3. Изотопные геохимические технологии ............................................... 269 
13.4. Индикаторные технологии 
.................................................................... 270 
13.5. Скважинная гелиеметрия ...................................................................... 272 
13.6. Мониторинг качества цементирования скважин 
................................ 274 
 
ГЛАВА 14. ТЕХНОЛОГИИ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ПРИ ДОБЫЧЕ  
И ПЕРЕРАБОТКЕ УГЛЕВОДОРОДОВ ............................................................... 275 
14.1. Технологии повышения компонентоотдачи ....................................... 275 
14.2. Химические технологии подготовки нефти и газа  
к переработке ......................................................................................... 277 
 
ГЛАВА 15. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА  
ГЕОХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ 
................................................................... 282 
 
ГЛАВА 16. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ 
НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ ТЕРРИТОРИЙ 
........................................................... 285 
16.1. Геохимические поисковые показатели ................................................ 285 
16.2. Прямые поисковые геохимические критерии ..................................... 286 
16.3. Косвенные поисковые газогеохимические показатели 
...................... 289 
16.4. Нефтепоисковые битумологические показатели 
................................ 289 
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................................... 291 
 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
....................................................................................... 292 
 
 
 
6 

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 
Бк – беккерель. 
ВНИИЯГГ – Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной 
геологии и геофизики. 
ВНК – водонефтяной контакт. 
ТВД – термовакуумный дегазатор. 
ГТПНГ – геохимические технологии поисков нефти и газа. 
ГЗН – главная зона нефтеобразования. 
ГК – гамма-каротаж. 
ГКМ – газоконденсатное месторождение. 
ГРР – геологоразведочные работы. 
ГТИ – геолого-технологические исследования. 
ГФН – главная фаза нефтеобразования. 
ДГМ – диагностика генезиса минералов. 
ДЗЗ – дистанционное зондирование Земли. 
ИКС – инфракрасная спектрометрия. 
КОВ – концентрированное органическое вещество. 
ЛЭНР – локальные элементы нефтегеологического районирования. 
НГБ – нефтегазоносный бассейн. 
НГП – нефтегазоносная провинция. 
НГК – нейтронный гамма-каротаж. 
ОАР – объёмная активность радона. 
ОВ – органическое вещество. 
ППР – плотность потока радона. 
ППД – полупроводниковый детектор 
ПОУ – пробоотборное устройство 
ПХГ – подземное хранилище газа. 
РОВ – рассеянное органическое вещество. 
ТГ – титрометрический газоанализатор. 
ТВД – термовакуумная дегазация. 
ТУВ – тяжёлые углеводороды. 
УВ – углеводороды. 
УВГ – углеводородные газы. 
ХБА – хлороформенно-битумный анализ. 
ЭПР – электронный парамагнитный резонанс. 
ЯМР – ядерно-магнитный резонанс. 
7 

ВВЕДЕНИЕ 
Актуальность работы заключается в том, что геохимические технологии 
в геологоразведочных работах являются высокоперспективными методами, 
способными значительно увеличить нефтегазовый потенциал Российской Федерации. Проведение геологоразведочных работ сопряжено с рядом трудностей 
технического, природного и экологического характера, так как в процессе выполнения работ оказывается техногенное воздействие на окружающую среду, 
работы сопровождаются опасными природными явлениями и процессами.  
В этих условиях для оптимизации направлений и объёмов геологоразведочных 
работ и добычи сырья объективно возникает необходимость рационального использования информации, полученной в процессе научно-исследовательской и 
практической деятельности. Рациональный комплекс методов изучения месторождений углеводородов (УВ), инженерно-геологических и экологических исследований в конечном счете определяет экономическую эффективность всего 
процесса геологоразведочных работ. 
Таким образом, теоретические методы, основанные на изучении, сопоставлении и корреляции геохимической существующей базы данных и знаний, 
помогают минимизировать объемы негативного воздействия геологоразведочных и эксплуатационных работ на окружающую среду. Изучение геохимических критериев нефтегазоносности позволяет осуществлять прямые поиски, 
прогнозировать и оценивать состав и свойства углеводородов на перспективных структурах и площадях задолго до получения первых практических результатов промысловых и лаботаторных анализов проб флюидов, полученных 
до бурения скважин. 
Цели и взаимосвязанный комплекс задач геохимических исследований заключаются в обосновании перспектив нефтегазоносности, выявлении закономерностей распределения на изучаемых площадях углеводородов, прогнозировании их физических, химических и гидродинамических свойств. 
Главной задачей геохимических исследований является прогноз химических и физических свойств, состава нефти, газа, конденсата и подземных вод 
на перспективных и новых площадях и структурах на основании изучения основных геохимических критериев принадлежности геологических регионов к 
единым геохимическим зонам. 
Предмет и объект геохимических исследований охватывают геологические регионы, морские акватории, перспективные территории и структуры, 
разведуемые и эксплуатируемые месторождения. Объектами исследований являются углеводороды (нефть, газ, конденсат), попутные и пластовые воды месторождений суши и шельфа морских акваторий. 
8 

Методами исследования, заложенными в основу работы, являются научные анализы и интерпретация полевых материалов геологоразведочных работ и 
добычи нефти и газа, а также геохимических исследований, проводимых авторами и различными организациями и предприятиями геологоразведочной и 
нефтяной отраслей, литературные источники и научные материалы. При выполнении геохимических исследований применялись аналоговые картографические и сравнительно-исторические методы. При составлении геохимических 
картосхем и геохимических моделей использовались программные пакеты 
Starts Surfer, Landmark: OpenWorks, GeoGraphix, Roxar и другие. 
 
9 

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ СТАНОВЛЕНИЯ 
ГЕОХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ 
1.1. История возникновения и сущность геохимических технологий 
Геохимические технологии поиска месторождений нефти и газа основываются на факте существования непрерывного процесса всех видов массопереноса углеводородов (УВ) от глубинных углеводородных скоплений. В результате этого на всех уровнях геологического разреза – непосредственно над 
залежами, в породах, перекрывающих залежи, нижней и верхней геохимических зонах – формируются аномальные концентрационные поля углеводородов (газовые аномалии). 
Миграция углеводородов из залежей происходит в основном в газообразном 
(реже жидком) состоянии посредством диффузии, миграции и фильтрации. При 
этом процессы диффузии играют преимущественную роль. В результате диффузии происходит относительно равномерное распределение углеводородных газов 
по разрезу. Чем плотнее порода, чем ниже ее коллекторские свойства, тем медленнее происходит процесс диффузии. Газы, мигрировавшие на большое расстояние от источника, обогащаются низкомолекулярными компонентами. 
Миграция УВ из залежей посредством фильтрации происходит по трещиноватым (ослабленным) зонам и тектоническим нарушениям. При этом процессы селективной сорбции породами различных углеводородов и селективного их 
растворения в флюидальной системе играют важную роль. При движении смеси углеводородов она подвергается в значительной мере процессу хроматографической дифференциации, обогащению мигрирующего газа относительно 
легкокипящими фракциями и изосоединениями. Некоторые мигрирующие УВкомпоненты содержатся в значительных концентрациях только в залежах нефти 
и газа, а их присутствие в поверхностных отложениях является прямым признаком наличия месторождений УВ [30, 50]. 
Геохимический метод поиска месторождений нефти и газа, основанный 
на непосредственной фиксации вблизи дневной поверхности микронефтегазопроявлений от залежи, находящейся на глубине, впервые был представлен 
В. А. Соколовым в 1931 г. на нефтяной конференции в Баку. Изначально этот 
метод был назван газовой съемкой и основывался на диффузнофильтрационном 
массопереносе углеводородов из залежи к поверхности осадочного чехла. Экспериментально метод был предложен для определения полей концентраций углеводородных газов над нефтяными площадями Апшерона и Поволжья [66]. 
В 1935 г. Соколов теоретически обосновал метод газовой съёмки. Он  
рассмотрел различные модификации съёмки, описал методику ведения полевых работ, аппаратуру и методы интерпретации материалов. Для внедрения 
10