Геохимические дистанционные поиски месторождений

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ 
ДИСТАНЦИОННЫЕ 
ПОИСКИ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ

О.И. СЕРЕБРЯКОВ
Л.Ф. УШИВЦЕВА

Москва
ИНФРА-М
2021

УЧЕБНИК

Рекомендовано в качестве учебника 
для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по направлению подготовки 05.03.01 «Геология»
(квалификация (степень) «бакалавр»)

УДК 550.4(075.8)
ББК 26.30я73
 
C32

Серебряков О.И.
C32  
Геохимические дистанционные поиски месторождений : учебник / О.И. Серебряков, Л.Ф. Ушивцева. — Москва : ИНФРА-М, 
2021. — 251 с. + Доп. материалы [Электронный ресурс]. — (Высшее 
образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/textbook_594cc972e13106.
44967243.

ISBN 978-5-16-012794-1 (print)
ISBN 978-5-16-105529-8 (online)
Приводятся основные методы геохимических поисков месторождений 
нефти и газа на различных этапах геологоразведочных исследований. Дана 
классификация геохимических методов поисков, основанная на направлениях 
геохимических процессов в залежах нефти и газа. Обоснованы методы газовой 
съемки поверхностных отложений и глубинных пород. Изложены виды битумной и гидрохимической съемок. Предложены методы полевых геохимических работ и современные технические средства геохимических исследований. 
Обоснована целесообразность комплексирования и интерпретации материалов различных геохимических работ.
Соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования последнего поколения.
Для бакалавров, магистров, аспирантов, студентов, обучающихся по специальности «Науки о Земле», направлениям подготовки «Геология», «Полевая 
геохимия», «Геохимия», «Гидрохимия», «Химия нефти и газа», «Гидрогеология» 
и «Геоэкология».

УДК 550.4(075.8)
ББК 26.30я73

А в т о р ы:
Серебряков Олег Иванович, доктор геолого-минералогических наук, профессор, заведующий кафедрой промысловой геологии, гидрогеологии и геохимии 
горючих ископаемых Астраханского государственного университета;
Ушивцева Любовь Франковна, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры промысловой геологии, гидрогеологии и геохимии горючих ископаемых Астраханского государственного университета
Р е ц е н з е н т ы:
Пыхалов Виктор Владимирович, доктор геолого-минералогических наук, 
профессор кафедры геологии нефти и газа Астраханского государственного 
технического университета, заместитель главного геолога АО «Октобус»;
Калашник Жанетта Владимировна, кандидат геолого-минералогических 
наук, доцент кафедры геологии нефти и газа Астраханского государственного 
технического университета

ISBN 978-5-16-012794-1 (print)
ISBN 978-5-16-105529-8 (online)
©  Серебряков О.И., 
Ушивцева Л.Ф., 2017

Материалы, отмеченные знаком 
, доступны 
в электронно-библиотечной системе Znanium.com

Список принятых сокращений

АТЗ — аномалия типа залежь
ВНК — водонефтяной контакт
ВНИИЯГГ — Всесоюзный научно-исследовательский институт 
ядерной геологии и геофизики
ГПНГ — геохимические методы поисков нефти и газа
ГЗН — главная зона нефтеобразования
ГК — гамма-каротаж
ГКМ — газоконденсатное месторождение
ГРР — геологоразведочные работы
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 — объемная активность радона
ОВ — органическое вещество
ОПК — опробователь пластов на кабеле
ПХГ — подземное хранилище газа
ППР — плотность потока радона
ПАВ — поверхностно-активные вещества
РОВ — рассеянное органическое вещество
РЭНГ — региональные элементы нефтегеологического районирования
СНГ — Содружество Независимых Государств
ТГ — титрометрический газоанализатор
ТВД — термовакуумная дегазация
ТУВ — тяжелые углеводороды
УВ — углеводороды
УВГ — углеводородные газы
ХБА — хлор-битумный анализ
ЭПР — электронный парамагнитный резонанс
ЯМР — ядерно-магнитный резонанс

Предисловие

Геохимические методы поисков месторождений нефти и газа 
(ГПНГ) — это составная часть комплекса геологоразведочных 
работ, направленных на выявление и оценку перспектив нефтегазоносности площадей (региональных и локальных элементов нефтегеологического районирования) дистанционными методами на основе изучения закономерностей пространственной изменчивости 
полей концентраций химических соединений (главным образом, 
углеводородных газов), типоморфных элементов и микроорганизмов в изучаемой части стратисферы, гидросферы и атмосферы.
В природе элементы обычно рассеяны и распределены неоднородно. На отдельных участках вплоть до поверхности земли, на так 
называемых аномальных зонах или аномалиях, их содержание значительно превышает среднее (фоновое) значение. Эти аномальные 
зоны образуются при разрушении месторождений; в результате 
миграции элементов, при которых формируются вторичные геохимические ореолы рассеяния, нередко расположенные близко к поверхности, что облегчает их обнаружение, особенно при изотопной 
съемке.
Количественный анализ ореолов рассеяния позволяет оценить 
концентрации ряда характерных для данного месторождения элементов-индикаторов, аномальные концентрации (аномалии) которых могут значительно отличаться от геохимического фона. 
Выявление и оконтуривание таких аномальных концентраций элементов (металлов, углеводородов, газов и других химических элементов) является основой геохимических методов поисков.
При геологоразведочных поисках отдельных залежей нефти 
и газа геохимические методы поисков должны быть обязательными 
и в комплексе геологоразведочных работ проводиться в нескольких 
направлениях:
 
• геохимические исследования поверхности земли;
 
• геохимические исследования осадочной толщи, перекрывающей 
предполагаемые залежи;
 
• геохимические исследования водоносных участков и пластов, 
которые могут содержать залежи (гидрохимическая съемка);
 
• геохимические исследования продуктивных нефтегазоносных 
пластов при вскрытии их скважинами.
Исследования, проводимые в первых двух направлениях, позволяют обнаружить геохимические ореолы залежей, образуемых 

главным образом рассеянными углеводородами, а в последних — 
представляют собой особые виды опробования залежей законтурных частей ниже ВНК. При каждом виде исследований применяются один или несколько геохимических методов. При исследовании перекрывающей осадочной толщи применяют газовую, 
газокерновую, битумную, литогеохимическую и биогеохимическую съемки; при исследовании водоносных пластов — гидрохимический, биогеохимический методы; при исследовании нефтегазоносных пластов — газовый, люминесцентно-битумный, радиоактивный каротажи и другие методы. Каждый из геохимических 
методов решает свои задачи.
Геохимические методы применяются на всех стадиях поискового этапа ГРР, следуя за геолого-съемочными, геофизическими 
и другими видами геологических съемок масштаба 1 : 500 000, предшествуя бурению скважин на потенциально нефтегазоносных площадях. Поисковые геохимические методы проводятся в пределах 
нефтегазоносных бассейнов с учетом изученности геологического 
строения, вертикальной геохимической зональности процессов, 
связанных с газообменом верхней части осадочной оболочки литосферы.
В зависимости от степени изученности территории геохимические методы могут проводиться:
1) попутно с геологическим картированием, опорным и параметрическим бурением, геофизическими работами картировочного 
назначения;
2) в комплексе с разномасштабными геофизическими, геологическими и буровыми работами;
3) самостоятельно в виде разномасштабных съемок специального назначения (опытно-методических, ревизионных, тематических).
В последние годы геохимические методы применяются для мониторинга трасс нефтегазопроводов, выявления утечек газа над 
подземными хранилищами и объемов образованных техногенных 
залежей, зон трещиноватости и миграции глубинных газовых флюидов; для поиска залежей углей, озокерита. Сравнительно новыми 
направлениями геохимических методов являются газовая съемка 
по снегу, методы ядерно-магнитного резонанса, инфракрасной 
спектрометрии, жидкостной гелиеметрии, радиолокационная и радиотепловая съемка с применением самолетов, спутников, космической техники и др.
Данные геохимических исследований учитываются при проектировании глубокого бурения, для рекогносцировки территорий. 

Эти методы являются относительно простыми и дешевыми, а значение их особенно возрастает при оценке перспектив нефтегазоносности акваторий, при выявлении районов и оценке уровня 
загрязнения окружающей среды и мирового океана нефтепродуктами.
Геохимические методы поисков тесно связаны с другими геологическими методами — гидрохимическими, геологическими, 
сейсмо-, магнито- и гравиразведкой, каждый из которых выявляет определенный поисковый показатель, что в совокупности позволяет оперативно давать прогноз перспектив нефтегазоносности 
исследуемой территории.
Данный курс в профессиональной подготовке студентов (бакалавриат) базируется на знаниях таких дисциплин, как «Геохимия 
нефти и газа», «Химия» (общая и органическая), «Физика», «Математика», «Кристаллохимия», «Общая геология», «Гидрогеология 
нефтяных и газовых месторождений».
Курс «Геохимические дистанционные поиски месторождений» 
должен предварять изучение таких геологических дисциплин, как 
«Геология нефти и газа», «Химия горючих ископаемых», «Геохимия 
нефти и газа», «Методы поисков месторождений нефти и газа» и др.
Компетенциями обучающегося, формируемыми в результате 
освоения дисциплины, являются основные положения и методы 
гуманитарных, геологических и экономических наук, используемые 
при решении профессиональных задач; способность использовать 
в профессиональной деятельности базовые знания естественных 
наук, математики, информатики, геологических наук (в соответствии с профилем подготовки).
В результате освоения дисциплины студент должен:
знать
 
• историю становления и развития дисциплины «Геохимические 
дистанционные поиски месторождений» как геологической 
науки и как важнейшую составную часть геологоразведочных 
работ;
 
• предмет и задачи дисциплины;
 
• геохимические особенности пород, вод и газов;
 
• геохимические процессы, протекающие в системе «горные породы — воды — нефтяные и газовые залежи»;
 
• влияние залежей на горные породы, воды, газы, микроорганизмы;
 
• основные классификации геохимических методов;
 
• связь миграции химических элементов и углеводородов с процессами нефтегазообразования;

уметь
 
• работать с топографическими, геологическими и структурными 
картами, схемами;
 
• проводить математические расчеты, анализировать химические 
анализы пород, вод;
 
• работать со справочной литературой;
 
• оперативно определять специфические показатели нефтегазоносности по фактическому материалу (по наличию прямых 
и косвенных признаков);
владеть
 
• навыками работы с микроскопом, люминоскопом, ситами, 
компьютерной техникой, фотоаппаратурой, радиометром и другими приборами, применяемыми при геохимических поисках;
 
• методикой ведения полевых работ;
 
• способами обработки газокаротажных диаграмм.

Глава 1. 

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ 
НЕФТЕГАЗОПОИСКОВОЙ ГЕОХИМИИ

Геохимические методы поисков месторождений нефти и газа 
основываются на выявлении аномалий, образующихся за счет непрерывного процесса диффузионного, инфильтрационного и капельно-пузырькового струйного массопереноса углеводородов 
от глубинных углеводородных скоплений на всех уровнях геологического разреза непосредственно над залежами, в породах, перекрывающих залежи. В нижней и верхней геохимических зонах 
фиксируются изменения геологической среды под воздействием 
УВ — микроэлементного и минерального состава горных пород 
и пластовых вод, и формируются аномальные концентрационные 
поля углеводородов, в том числе на поверхности Земли.

1.1. ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ МЕТОДОВ

Миграция углеводородов (в основном, в газообразном, 
в меньшей степени, в парообразном и жидком состояниях) от залежей происходит, по данным большинства исследователей, двумя 
способами: посредством диффузии или миграции (фильтрации). 
В результате диффузии происходит относительное распределение 
углеводородных газов снизу вверх по разрезу. Чем плотнее порода и чем ниже ее коллекторские свойства, тем медленнее происходит процесс диффузии, т.е. меньше коэффициент диффузии. 
Поскольку последний при прочих равных условиях снижается 
с ростом молекулярной массы углеводорода, то газы, прошедшие 
большее расстояние от источника, обогащаются низкомолекулярными компонентами.
Миграция от залежей происходит посредством фильтрации 
по порам пород, микротрещинам (ослабленным зонам) и тектоническим нарушениям. Здесь определенную роль играют процессы селективной сорбции породами различных углеводородов и селективного их растворения в флюидальной системе. В этом случае при движении смеси углеводородов она в значительной мере подвергается 
процессу хроматографической дифференциации, которая приводит 
к обогащению мигрирующего газа относительно легкокипящими 
фракциями и изосоединениями вследствие того, что сорбция углеводородов породами возрастает с увеличением молекулярной массы 

компонента и больше у нормальных соединений по сравнению с их 
разветвленными изомерами. Некоторые мигрирующие УВ-компоненты в значительных концентрациях содержатся только в залежах 
нефти и газа, поэтому их присутствие в поверхностных отложениях 
является прямым признаком наличия месторождений в недрах.
Обоснование принципиально нового метода поиска нефти 
и газа — геохимического метода, основанного на непосредственной 
фиксации вблизи дневной поверхности микронефтегазопроявлений от залежи, находящейся на глубине, впервые было представлено в 1931 г. В.А. Соколовым на нефтяной конференции в Баку. 
Первоначально этот метод был назван газовой съемкой и основан 
на представлениях о диффузно-фильтрационном массопереносе 
углеводородов из залежи к поверхности осадочного чехла. Он был 
предложен в качестве экспериментального метода для определения 
полей концентраций углеводородных газов над нефтяными площадями Апшерона и Поволжья.
В 1935 г. В.А. Соколов дал теоретическое обоснование метода 
газовой съемки, рассмотрел различные ее модификации, описал 
методику ведения полевых работ, аппаратуру и методы интерпретации материалов. Для развития предложенного метода в 1940 г. 
была создана специальная организация «Нефтегазосъемка», где 
В.А. Соколов вел научную работу по усовершенствованию метода 
и газоаналитической аппаратуры. Полевые съемочные работы велись в Прикаспийской впадине, Заволжье, Средней Азии.
В середине 1920-х гг. был предложен еще один метод поиска залежей нефти и газа — радиометрическая съемка, основанная на выявлении радиогеохимических аномалий по радию и радону, однако 
широкого применения данный метод не нашел ввиду его малой 
глубинности.
В 1948 г. вышла монография «Очерки генезиса нефти» В.А. Соколова, в которой законы физики и химии он увязал с проблемой 
происхождения нефти. Впервые в геологию нефти и газа были введены такие понятия, как катализ, гидрогенизация, термодинамика 
процесса; создана геохимическая теория превращения органического вещества (ОВ) и образования нефти.
В.А. Соколов сформулировал понятие о вертикальной зональности нефтегазообразования, обосновывая неизбежность появления на довольно больших глубинах газоконденсатных залежей, 
а ниже — только газовых и газоконденсатных, рассмотрел проблему 
миграции нефти и газа и формирование их скоплений.
В дальнейшем на базе треста «Нефтегазосъемка» в 1960 г. был 
создан Институт геофизических и геохимических методов разведки, 

в котором В.А. Соколов продолжал работы по совершенствованию 
методики и аппаратуры ведения геохимической съемки. Во время 
работы в указанном институте был опубликован ряд его монографий [61]: в 1965 г. — «Процессы образования и миграции нефти 
и газа», в 1966 г. — «Геохимия газов земной коры и атмосферы», 
в 1971 г. — «Геохимия природных газов», где детально описаны 
газы всех геосфер Земли, особенности процессов нефтегазообразования и миграции.
В 1970-х гг. в результате геохимических нефтегазопоисковых 
работ было выявлено около 320 аномалийных зон, перспективных 
для постановки детальных геолого-поисковых работ и глубокого 
бурения, 46 из которых были проверены бурением. Геохимические поиски проводились в то время на Южном Мангышлаке, 
Бузачинском своде, Сибирской платформе, Тунгусском бассейне, 
в Средней Азии, где по результатам геохимических работ были 
даны рекомендации о вводе отдельных структур в глубокое бурение 
или об их бесперспективности (площади Кыздар, Шалва Западного 
Казахстана).
В 1978 г. Г.А. Могилевский предложил методику ведения геохимической съемки по снежному покрову, которую впервые осуществил в Западной Сибири В.С. Вышемирский в 1987 г.
В истории развития геохимических поисков нефти и газа можно 
выделить три основных этапа:
 
• I этап охватывает 1920-е – 1970 гг.;
 
• II этап — 1970-е – 1990-е гг.;
 
• III этап — 1990-е гг. — настоящее время.
Первым двум этапам присущи следующие особенности. 
На первом этапе теоретические исследования осуществлялись 
в основном с целью научного обоснования ГПНГ как разновидности геологоразведочных работ. Теории и практике геохимических поисков месторождений нефти и газа как самостоятельной 
науке уделялось значительно меньше внимания.
На втором этапе осуществлялась абсолютизация диффузии, 
т.е. диффузионному массопереносу приписывалась решающая 
роль в формировании полей аномальных концентраций газов над 
скоплениями нефти и газа, в то время как процессы фильтрации 
практически не исследовались. Отдавалось предпочтение теории 
миграции. Процессы генерации, аккумуляции, диссипации углеводородов, являющиеся составными элементами целостного механизма формирования газового поля в системе атмосфера — гидросфера — литосфера, изучались недостаточно. Вследствие этого все 
более или менее контрастные аномалии углеводородов связывались