Ге́лиевая съёмка — геохимический метод геологоразведочных работ, основанный на измерении концентрации гелия в подземных газах, почвенном воздухе, подземных водах или в горных породах. Применяется для поиска месторождений урана, нефти, газа, а также для картирования тектонических разломов и решения других геологических задач.
История метода
Изучение геологии гелия началось в начале XX века. В 1905 году американские исследователи X. П. Кэди и Д. Ф. Макфарленд обнаружили значительные концентрации гелия при исследованиях горючих газов в Канзасе. В СССР интерес к гелию возник после Гражданской войны, был создан специальный Научный совет по гелию. Специалисты ВИМСа одними из первых практически обосновали представления В. И. Вернадского о «гелиевом дыхании Земли».
С середины 1950-х годов в институте начались исследования гелиометрического метода для поисков урана. Основоположником метода гелиевой съёмки в СССР является Игорь Николаевич Яницкий (1927—?).
В 1969 году результаты изучения гелиеносности были зарегистрированы как научное открытие — «Закономерность распределения концентраций гелия в земной коре» (Государственный реестр научных открытий СССР, № 68 от 30 декабря 1968 г.). Яницкий разработал и внедрил технологию наземной и аргографической гелиевой съёмки, которая использовалась для поиска месторождений урана.
Теоретические основы
Метод базируется на следующих свойствах гелия:
Гелий — благородный газ, в силу химической инертности не сорбируется породами и не образует соединений с другими химическими элементами. Гелий является продуктом альфа-распада элементов U-Th ряда. Способность гелия к миграции выше, чем у остальных газов, кроме водорода. В осадочный чехол гелий из кристаллического фундамента поступает за счёт фильтрации по трещинным тектоническим нарушениям и зонам повышенной проницаемости. Кроме того, гелий генерируется in situ породами осадочного чехла, содержащими уран и торий. По мере удаления от фундамента концентрация и парциальное давление (упругость) гелия в разрезе уменьшаются. Распределение стационарного потока гелия в осадочном чехле определяется близостью и возрастом фундамента, мощностью осадочного чехла и его общей проницаемостью, то есть наличием глубинных разломов. Растворимость гелия в нефти на порядок выше, чем в воде, что используется при прогнозе залежей углеводородов.
Существует несколько форм нахождения гелия в недрах, что определяет варианты съёмки (газовая, водная, керновая). Водногелиевая съёмка позволяет наиболее эффективно изучать вариации потока гелия.
Виды и модификации
Площадная гелиевая съёмка
Выполняется по поверхностным водам и приповерхностным отложениям, как правило, в комплексе с газогеохимическими и гидрогеохимическими работами. Позволяет выделять и картировать глубинные разломы, проницаемые тектонические зоны в осадочном разрезе, оценивать проводящие и экранирующие свойства тектонически ослабленных зон.
Гелиевый мониторинг
Позволяет отслеживать изменения концентрации гелия во времени. Применяется при оценке герметичности подземных хранилищ газа, контроле состояния полигонов захоронения отходов, обосновании выбора площадок для строительства АЭС и плотин, а также для изучения сейсмоактивности районов и прогнозирования землетрясений.
Гелиевый каротаж
Метод геофизических исследований в скважинах, основанный на измерении концентрации гелия в пластовых флюидах. Применяется для повышения эффективности методов увеличения нефтеотдачи пластов.
Применение
Поиск и разведка углеводородов
На поисковом этапе гелиевая съёмка используется для:
построения карт перспектив нефтегазоносности; разбраковки выявленных сейсморазведкой структур; локализации поискового бурения; выявления зон улучшенной трещинной проницаемости.
На этапе разработки месторождений метод помогает выявлять остаточные запасы, планировать методы увеличения нефтеотдачи и обосновывать заложение эксплуатационных скважин.
Поиск рудных месторождений
Поиск и разведка месторождений радиоактивных (урановых) руд. Поиск месторождений полезных ископаемых, связанных с разломами.
Решение общих геологических задач
Картирование активных разломов, зон трещиноватости. Оценка герметичности подземных хранилищ газа (ПХГ). Изучение блоковой структуры земной коры. Гидрогеологические исследования (изучение динамики подземных вод, выделение гидрогеологических окон).
Аппаратура и методика
Определение гелия производится на полевых анализаторах (например, ИНГЕМ-1(2), ПГФ-4) или газохроматографическим методом на хроматографах с детектором по теплопроводности. Точность измерений составляет не хуже n×10−3–10−6 % об.
Результаты съёмки обрабатываются с использованием ЭВМ для построения карт в изолиниях концентраций гелия. Предложена универсальная система выражения интенсивности поля гелия — в единицах упругости (давления), что позволяет отражать вариации концентраций в многофазной природной среде «газ—вода—порода».
Современное состояние
В настоящее время гелиевая съёмка продолжает развиваться. Современные исследования включают комплексное использование данных дистанционного зондирования Земли, гелиевой и микросейсмической съёмки для повышения эффективности геологоразведки.
Международные исследования также подтверждают эффективность почвенных газовых съёмок для поисков гелия как самостоятельного ресурса. Разрабатываются статистические модели, объединяющие геохимические, геофизические и структурные данные для прогнозирования гелиеносности.
См. также
Гелий Геохимические методы поисков Радиометрическая съёмка
Примечания
Литература
Ссылки
Сайт, посвящённый гелиевой съёмке (метод И.Н. Яницкого)
Категория:Геологоразведочные работы Категория:Геохимические методы Категория:Поиски и разведка полезных ископаемых