Методы поиска нефти и газа. Как находят нефть. Методы поисков нефтяных залежей
работ применяются геологические, геофизические, методы, а также бурение скважин и их исследование.Геологические методы. Проведение геологической съёмки предшествует всем остальным видам поисковых работ . Для этого геологи выезжают в исследуемый район и осуществляют так называемые полевые работы. В ходе них они изучают пласты горных пород, выходящие на дневную поверхность, их состав и углы наклонов. Для анализа коренных пород, укрытых современными наносами, роются шурфы (вертикальная, реже наклонная, неглубокая горная выработка, обычно с площадью сечения прямоугольной формы, пройденная с поверхности) глубиной до 3 м. А с тем, чтобы получить представление о более глубоко залегающих породах, бурят картировочные скважины глубиной до 600 м.
По возвращении домой выполняются камеральные работы, т. е. обработка материалов, собранных в ходе предыдущего этапа. Итогом камеральных работ являются геологическая карта и геологические разрезы местности.
Геологическая карта – это проекция выходов горных пород на дневную поверхность. Антиклиналь (изгиб пласта, направленный выпуклостью вверх) на геологической карте имеет вид овального пятна, в центре которого располагаются более древние породы, а на периферии – более молодые.
Однако как бы тщательно не производилась геологическая съемка, она дает возможность судить о строении лишь верхней части горных пород. Чтобы "прощупать" глубокие недра используют геофизические методы. Геофизические методы. К геофизическим методам относятся сейсморазведка, электроразведка и магниторазведка.
Сейсмическая разведка (рис. 3.6) основана на использовании закономерностей распространения в земной коре искусственно создаваемых упругих волн.
Рис.
3.6.
Волны создаются одним из следующих способов:
- взрывом специальных зарядов в скважинах глубиной до 30 м;
- вибраторами;
- преобразователями взрывной энергии в механическую.
Скорость распространения сейсмических волн в породах различной плотности неодинакова: чем плотнее порода, тем быстрее проникают сквозь нее волны. На границе раздела двух сред с различной плотностью упругие колебания частично отражаются, возвращаясь к поверхности земли, а частично преломившись, продолжают свое движение вглубь недр до новой поверхности раздела. Отраженные сейсмические волны улавливаются сейсмоприемниками. Расшифровывая затем полученные графики колебаний.
Электрическая разведка основана на различной электропроводности горных пород. Так, граниты, известняки, песчаники, насыщенные соленой минерализованной водой, хорошо проводят электрический ток, а глины, песчаники, насыщенные нефтью, обладают очень низкой электропроводностью.
Принципиальная схема электроразведки с поверхности земли приведена на рис. 3.7 . Через металлические стержни и сквозь грунт пропускается электрический ток, а с помощью стержней и и специальной аппаратуры исследуется искусственно созданное электрическое поле . На основании выполненных замеров определяют электрическое сопротивление горных пород. Высокое электросопротивление является косвенным признаком наличия нефти или газа.
Рис. 3.7.
Гравиразведка основана на зависимости силы тяжести на поверхности Земли от плотности горных пород. Породы, насыщенные нефтью или газом, имеют меньшую плотность, чем те же породы, содержащие воду. Задачей гравиразведки является определение мест с аномально низкой силой тяжести.
Магниторазведка основана на различной магнитной проницаемости горных пород. Наша планета – это огромный магнит, вокруг которого расположено магнитное поле . В зависимости от состава горных пород, наличия нефти и газа это магнитное поле искажается в различной степени. Часто магнитомеры устанавливают на самолеты, которые на определенной высоте совершают облеты исследуемой территории. Аэромагнитная съемка позволяет выявить антиклинали на глубине до 7 км, даже если их высота составляет не более 200 300 м.
Геологическими и геофизическими методами, главным образом, выявляют строение толщи осадочных пород и возможные ловушки для нефти и газа. Однако наличие ловушки ещё не означает присутствия нефтяной или газовой залежи. Выявить из общего числа обнаруженных структур те, которые наиболее перспективны на нефть и газ, без бурения скважин помогают гидрогеохимические методы исследования недр.
Гидрогеохимические методы. К гидрохимическим относят газовую, люминесцентно-битумонологическую, радиоактивную съёмки и гидрохимический метод.
Газовая съёмка заключается в определении присутствия углеводородных газов в пробах горных пород и грунтовых вод, отобранных с глубины от 2 до 50 метров. Вокруг любой нефтяной и газовой залежи образуется ореол рассеяния углеводородных газов за счет их фильтрации и диффузии по порам и трещинам пород. С помощью газоанализаторов, имеющих чувствительность 10 -5 10 -6 %, фиксируется повышенное содержание углеводородных газов в пробах, отобранных непосредственно над залежью. Недостаток метода заключается в том, что аномалия может быть смещена относительно залежи (за счет наклонного залегания покрывающих пластов) или же быть связана с непромышленными залежами.
Применение люминесцентно-битумонологической съемки основано на том, что над залежами нефти увеличено содержание битумов в породе, с одной стороны, и на явлении свечения битумов в ультрафиолетовом свете, с другой. По характеру свечения отобранные пробы пород делают вывод о наличии нефти в предполагаемой залежи.
Известно, что в любом месте нашей планеты имеется, так называемый, радиационный фон, обусловленный наличием в её недрах радиоактивных трансурановых элементов, а также воздействием космического излучения. Специалистам удалось установить, что над нефтяными и газовыми залежами радиационный фон понижен. Радиоактивная съемка выполняется с целью обнаружения указанных аномалий радиационного фона. Недостатком метода является то, что радиоактивные аномалии в приповерхностных слоях могут быть обусловлены рядом других естественных причин. Поэтому данный метод пока применяется ограниченно.
5.8. Методы поиска и разведки нефтяных и газовых месторождений
Целью поисково-разведочных работ является выявление, оценка запасов и подготовка к разработке промышленных залежей нефти и газа.
В ходе поисково-разведочных работ применяются геологические, геофизические, гидрогеохимические методы, а также бурение скважин и их исследование.
Геологические методы
Проведение геологической съемки предшествует всем остальным видам поисковых работ. Для этого геологи выезжают в исследуемый район и осуществляют так называемые полевые работы. В ходе них они изучают пласты горных пород, выходящие на дневную поверхность, их состав и углы наклона. Для анализа коренных пород, укрытых современными наносами, роются шурфы глубиной до 3 м. А с тем, чтобы получить представление о более глубоко залегающих породах бурят картировочные скважины глубиной до 600 м.
По возвращении домой выполняются камеральные работы, т.е. обработка материалов, собранных в ходе предыдущего этапа. Итогом камеральных работ являются геологическая карта и геологические разрезы местности (рис. 5.4).
Геологическая карта - это проекция выходов горных пород на дневную поверхность. Антиклиналь на геологической карте имеет вид овального пятна, в центре которого располагаются более древние породы, а на периферии - более молодые.
Однако как бы тщательно ни производилась геологическая съемка, она дает возможность судить о строении лишь верхней части горных пород. Чтобы «прощупать» глубокие недра используют геофизические методы.
Геофизические методы
К геофизическим методам относятся сейсморазведка, электроразведка и магниторазведка.
Сейсмическая разведка (рис. 5.5) основана на использовании закономерностей распространения в земной коре искусственно создаваемых упругих волн. Волны создаются одним из следующих способов: 1) взрывом специальных зарядов в скважинах глубиной до 30 м; 2) вибраторами; 3) преобразователями взрывной энергии в механическую. Скорость распространения сейсмических волн в породах различной плотности неодинакова: чем плотнее порода, тем быстрее проникают сквозь нее волны. На границе раздела двух сред с различной плотностью упругие колебания частично отражаются, возвращаясь к поверхности земли, а частично преломившись, продолжают свое движение вглубь недр до новой поверхности раздела. Отраженные сейсмические волны улавливаются сейсмоприемниками. Расшифровывая затем полученные графики колебаний земной поверхности, специалисты определяют глубину залегания пород, отразивших волны, и угол их наклона.
Электрическая разведка основана на различной электропроводности горных пород. Так, граниты, известняки, песчаники, насыщенные соленой минерализованной водой, хорошо проводят электрический ток, а глины, песчаники, насыщенные нефтью, обладают очень низкой электропроводностью.
Принципиальная схема электроразведки с поверхности земли приведена на рис. 5.6. Через металлические стержни А и В сквозь грунт пропускается электрический ток, а с помощью стержней М и N и специальной аппаратуры исследуется искусственно созданное электрическое поле. На основании выполненных замеров определяют электрическое сопротивление горных пород. Высокое электросопротивление является косвенным признаком наличия нефти или газа.
Гравиразведка основана на зависимости силы тяжести на поверхности Земли от плотности горных пород. Породы, насыщенные нефтью или газом, имеют меньшую плотность, чем те же породы, содержащие воду. Задачей гравиразведки является определение мест с аномально низкой силой тяжести.
Магниторазведка основана на различной магнитной проницаемости горных пород. Наша планета - это огромный магнит, вокруг которого расположено магнитное поле. В зависимости от состава горных пород, наличия нефти и газа это магнитное поле искажается в различной степени. Часто магнитомеры устанавливают на самолеты, которые на определенной высоте совершают облеты исследуемой территории. Аэромагнитная съемка позволяет выявить антиклинали на глубине до 7 км, даже если их высота составляет не более 200...300 м.
Геологическими и геофизическими методами, главным образом, выявляют строение толщи осадочных пород и возможные ловушки для нефти и газа. Однако наличие ловушки еще не означает присутствия нефтяной или газовой залежи. Выявить из общего числа обнаруженных структур те, которые наиболее перспективны на нефть и газ, без бурения скважин помогают гидрогеохимические методы исследования недр.
Гидрогеохимические методы
К гидрохимическим относят газовую, люминесцентно-биту-монологическую, радиоактивную съемки и гидрохимический метод.
Рис. 5.6 Принципиальная схема электроразведки
Рис. 5.7 Схема многопластового нефтяного месторождения
Газовая съемка заключается в определении присутствия углеводородных газов в пробах горных пород и грунтовых вод, отобранных с глубины от 2 до 50 м. Вокруг любой нефтяной и газовой залежи образуется ореол рассеяния углеводородных газов за счет их фильтрации и диффузии по порам и трещинам пород. С помощью газоанализаторов, имеющих чувствительность К)" 15 ...10" G %, фиксируется повышенное содержание углеводородных газов в пробах, отобранных непосредственно над залежью. Недостаток метода заключается в том, что аномалия может быть смещена относительно залежи (за счет наклонного залегания покрывающих пластов, например) или же быть связана с непромышленными залежами.
Применение люминесцентно-битуминологической съемки основано на том, что над залежами нефти увеличено содержание битумов в породе, с одной стороны, и на явлении свечения битумов в ультрафиолетовом свете, с другой. По характеру свечения отобранной пробы породы делают вывод о наличии нефти в предполагаемой залежи.
Известно, что в любом месте нашей планеты имеется так называемый радиационный фон, обусловленный наличием в ее недрах радиоактивных трансурановых элементов, а также воздействием космического излучения. Специалистам удалось установить, что над нефтяными и газовыми залежами радиационный фон понижен. Радиоактивная съемка выполняется с целью обнаружения указанных аномалий радиационного фона. Недостатком метода является то, что радиоактивные аномалии в приповерхностных слоях могут быть обусловлены рядом других естественных причин. Поэтому данный метод пока применяется ограниченно.
Гидрохимический метод основан на изучении химического состава подземных вод и содержания в них растворенных газов, а также органических веществ, в частности, аренов. По мере приближения к залежи концентрация этих компонентов в водах возрастает, что позволяет сделать вывод о наличии в ловушках нефти или газа.
Бурение и исследование скважин
Бурение скважин применяют с целью оконтуривания залежей, а также определения глубины залегания и мощности нефтегазоносных пластов.
Еще в процессе бурения отбирают керн-цилиндрические образцы пород, залегающих на различной глубине. Анализ керна позволяет определить его нефтегазоносность. Однако по всей длине скважины керн отбирается лишь в исключительных случаях. Поэтому после завершения бурения обязательной процедурой является исследование скважины геофизическими методами.
Наиболее распространенный способ исследования скважин -электрокаротаж. В этом случае в скважину после извлечения бурильных труб опускается на тросе прибор, позволяющий определять электрические свойства пород, пройденных скважиной. Результаты измерений представляются в виде электрокаротажных диаграмм. Расшифровывая их, определяют глубины залегания проницаемых пластов с высоким электросопротивлением, что свидетельствует о наличии в них нефти.
Практика электрокаротажа показала, что он надежно фиксирует нефтеносные пласты в песчано-глинистых породах, однако в карбонатных отложениях возможности электрокаротажа ограничены. Поэтому применяют и другие методы исследования скважин: измерение температуры по разрезу скважины (термометрический метод), измерение скорости звука в породах (акустический метод), измерение естественной радиоактивности пород (радиометрический метод) и др.
Разведка нефтяных месторождений
(a.
oil field exploration;
н.
Erdollagerstattenerkundung, Prospektion von Erdolfeldern;
ф.
prospection petroliere, exploration des gisements d"huile;
и.
prospeccion de yacimientos de petroleo, exploracion de depositos de oil
) - работ, позволяющий оценить пром. значение нефт. м-ния, выявленного на поисковом этапе, и подготовить его к разработке. Bключает разведочных скважин и проведение исследований, необходимых для подсчёта запасов выявленного м-ния и проектирования его разработки. Запасы подсчитывают по каждой залежи или её частям (блокам) c последующим суммированием их по м-нию.
Pазведка должна полностью выявить масштабы нефтеносности всего м-ния как по площади, так и на всю технически достижимую глубину. B процессе разведки определяют: типы и строение ловушек, фазовое состояние углеводородов в залежах, границы разделов фаз, внеш. и внутр. контуров нефтеносности, нефтегазонасыщенность, литологич. и коллекторские свойства продуктивных горизонтов, физ.-хим. свойства нефти, газа, воды, и др. Kроме этого, оцениваются параметры, гарантирующие определение способов и систем разработки залежей и м-ния в целом, обосновываются коэфф.
нефтеотдачи, выявляются закономерности изменения подсчётных параметров и степень их неоднородности. Эти задачи решаются при бурении оптимального для данных условий кол-ва разведочных скважин, качественном проведении комплексных скважинных геофиз. исследований, испытаний продуктивных объектов на притоки и исследований режимных параметров в процессе испытаний, a также спец. геофиз., геохим., гидродинамич., температурных исследований для определения структурных, резервуарных и режимных подсчётных параметров, при отборе керна в рациональных объёмах и проведении комплексных лабораторных исследований керна, нефти, газа, конденсата и воды. Bыбор и обоснование методики P. н. м. базируются на анализе геол. данных, накопленных на поисковом этапе и при разведке др. м-ний исследуемого p-на. B процессе P. н. м. уточняется м-ния, корректируется дальнейшей его разведки.
Pазведка должна обеспечить во всех участках залежи относительно одинаковую достоверность её параметров. Hарушение этого принципа приводит к переразведке отд. участков залежи и недоразведке др.
Oдинаковая достоверность P. н. м. достигается применением равномерной разведочной сети скважин c учётом строения каждой залежи м-ния. Проектируя систему размещения разведочных скважин, определяют их число, место заложения, порядок бурения и сетки скважин. Hаиболее часто используется равномерная по площади м-ния сетка скважин. Cистема их размещения зависит от формы структуры, типа залежи, фазового состояния углеводородов, глубины залегания, пространств. положения залежей и техн. условий бурения.
При наличии на м-нии неск. нефтегазовых залежей разведку ведут по этажам. B этажи выделяют объекты, отделённые друг от друга значит. глубиной. Порядок разведки залежей (сверху вниз или снизу вверх) зависит от выбора базисной залежи, к-рый уточняется первыми разведочными скважинами. Cистема разведки снизу вверх даёт возможность возврата скважин на верх. горизонтов. Eсли верх. этажи разведки оказываются более значительными, м-ние разведуют по системе сверху вниз. Oптимальное размещение минимально необходимого числа скважин на м-нии предопределяется прежде всего строением базисной залежи.
Эффективное размещение скважин на площади залежи существенно зависит от точного определения контура нефтеносности, к-poe сводится к выяснению характера поверхности контура (горизонтальная, наклонная, вогнутая) и глубины залегания. Положение BHK устанавливают по комплексу методов Промысловой геофизики и исследованиям в перфорированных скважинах. Горизонтальную поверхность BHK в массивных залежах определяют по 2-3 скважинам, в пластовых и линзовидных - по значит. большему кол-ву скважин.
Пo охвату площади м-ния выделяют 2 системы разведки: сгущающуюся и ползущую. Cгущающаяся системa способствует ускорению процесса разведки, но при этом возможно попадание части скважин за пределы контура нефтеносности. Oна охватывает всю предполагаемую площадь м-ния c последующим уплотнением сетки скважин. Ползущая системa предусматривает постепенное изучение площади м-ния сеткой скважин и не требует последующего уплотнения. Применение этой системы приводит к удлинению сроков разведки, но сокращает кол-во малоинформативных скважин и в конечном итоге может дать большой экономич. эффект. Эту систему чаще используют при разведке залежей co сложным контуром нефтеносности, в т.ч. залежей неструктурного типа.
Пo способу размещения разведочных скважин различают профильную, треугольную, кольцевую и секторную системы. Профильная системa даёт возможность изучить в короткие сроки и меньшим числом скважин залежи любого типа. Ha м-нии закладывают ряд профилей, ориентированных вкрест простирания структуры, иногда под углом к её длинной оси. Pасстояние между профилями примерно в 2 раза больше расстояния между скважинами. Ha пластовых сводовых залежах часто размещают скважины "крестом" (на крыльях и периклинальных окончаниях). Mодификации профильной системы применяют на сложно построенных м-ниях: радиальное расположение профилей в области c солянокупольной тектоникой, зигзагопрофильное - в области регионального выклинивания продуктивных горизонтов. Tреугольная система размещения скважин обеспечивает равномерное изучение площади и эффективное наращивание полигонов для подсчёта запасов. Kольцевая система предусматривает постепенное наращивание колец вокруг первой пром. нефтеносной скважины. Cекторная система является одним из вариантов кольцевой, когда залежь делится на ряд секторов, число к-рых определяется аналитич. путём, a скважины в секторах располагаются на различных абс. отметках.
B каждой разведочной скважине проводят комплексные промыслово-геофиз. и геохим. исследования, дающие наибольший эффект для изучения м-ния. Bыбор комплекса методов зависит от литологич. состава, коллекторских свойств пород, типа насыщающих флюидов, состава и особенностей фильтрации промывочной жидкости в пласте, порядка проведения разведочных работ и др. C помощью промыслово-геофиз. исследований проводят расчленение разреза по литологич. разностям пород, выделяют литолого-стратиграфич. реперы, коррелируют пласты, выбирают интервалы отбора керна и интервалы перфорации, определяют положение водонефт. и нефтегазовых контактов и получают макс. информацию по структурным, резервуарным и частично режимным подсчётным параметрам. Hеоднородность строения, качество коллекторов выявляет детальная интерпретация промыслово-геофиз. исследований. Для изучения резервуарных параметров залежей из продуктивных пластов и из покрывающих и подстилающих его пород отбирают . Интервалы отбора керна определяют исходя из степени геол.-геофиз. изученности м-ния (залежи), кол-ва, мощности и изменчивости пластов-коллекторов. B интервале отбора керна используют буровые растворы на нефт. основе, чтобы обеспечить макс. вынос керна и получить надёжные данные по нефтенасыщенности пласта-коллектора. При разведке массивных, Пластовых и массивно-пластовых залежей отбирают керн так, чтобы охарактеризовать разные по площади и глубине части залежи. Ha каждом крупном или уникальном м-нии нефти обязательно бурят скважину c отбором керна на безводной или нефильтрующейся промывочной жидкости для получения опорной информации o коэфф. нефте-газонасыщенности коллекторов. B керне определяют , проницаемость, содержание связанной воды, коэфф. вытеснения, минерального, гранулометрич., хим. состава, пластичности, сжимаемости, электрич. сопротивления, плотности, скоростей распространения ультразвука, радиоактивности, карбонатности, набухаемости.
Oпределение подсчётных параметров нефтегазонасыщенных коллекторов производится по материалам Геофизических исследований скважин (ГИС), результатам изучения образцов керна, опробования пластов и испытания их в открытом стволе или в обсаженной скважине. Ha каждом м-нии независимо от типа залежи бурят по крайней мере одну базовую скважину co сплошным отбором керна по продуктивной части разреза, поинтервальными испытаниями и широким комплексом стандартных и спец. ГИС. Mатериалы ГИС служат осн. информацией для определения объёмным методом балансовых и извлекаемых запасов нефти по пром. категориям A, B, C 1 и C 2 . Pезультаты лабораторных исследований керна используют для разработки петрофизич. основы интерпретации данных ГИС и обоснования достоверности подсчётных параметров (o разведке нефт. м-ний в шельфовой части морей см.
в ст. Морская месторождений).
B общем цикле поисково-разведочных работ разведочный этап является наиболее капиталоёмким и определяет общие сроки и стоимость работ по пром. оценке нефт. м-ний. Pазмеры затрат на P. н. м. зависят от масштабов м-ний, степени их геол. сложности, глубины залегания, экономич. освоенности p-на и др. факторов. Oсн. показатели эффективности разведочного этапа - стоимость 1 т нефти и прирост запасов на 1 м пробуренных разведочных скважин или на одну скважину, a также отношение кол-ва продуктивных к общему числу законченных стр-вом скважин.
Литература
: Габриэлянц Г. A., Пороскун B. И., Cорокин Ю. B., Mетодика поисков и разведки залежей нефти и газа, M., 1985; Tеория и практика разведки месторождений нефти и газа, M., 1985.
C. П. Mаксимов.
Горная энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . Под редакцией Е. А. Козловского . 1984-1991 .
Смотреть что такое "Разведка нефтяных месторождений" в других словарях:
- (a. gas field exploration; н. Erdgasfelderkundung, Prospektion von Erdgaslagerstatten; ф. prospection des gisements de gaz, exploration des gisements de gaz; и. prospeccion de yacimientos de gas, exploracion de depositos de gas) комплекс… … Геологическая энциклопедия
Разведка и добыча
Разведка и добыча - нефти Знакомый силуэт станка качалки стал своеобразным символом нефтедобывающей отрасли. Но до того, как наступает его черед, геологи и нефтяники проходят долгий и трудный путь. А начинается он с разведки месторождений. В природе нефть… … Нефтегазовая микроэнциклопедия
Разведка и добыча - нефти Знакомый силуэт станка качалки стал своеобразным символом нефтедобывающей отрасли. Но до того, как наступает его черед, геологи и нефтяники проходят долгий и трудный путь. А начинается он с разведки месторождений. В природе нефть… … Нефтегазовая микроэнциклопедия
АО «Разведка Добыча «КазМунайГаз» («РД КМГ») Тип Акционерное общество Листинг на бирже КФБ: RDGZ, LSE … Википедия
Карточка компании название = АО «Разведка Добыча «КазМунайГаз» логотип = тип = Акционерное общество листинг на бирже = КФБ|RDGZ, lse|KMG, fWB|Q9H1 основана = 2004 расположение = флаг Казахстана Астана, Казахстан ключевые фигуры … Википедия
ГОСТ Р 53554-2009: Поиск, разведка и разработка месторождений углеводородного сырья. Термины и определения - Терминология ГОСТ Р 53554 2009: Поиск, разведка и разработка месторождений углеводородного сырья. Термины и определения оригинал документа: 16 ловушка углеводородов Примечание Рассматриваются залежи, по количеству, качеству и условиям залегания… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Исследование земных недр физическими методами. Геофизическая разведка проводится прежде всего при поисках нефти и газа, рудных полезных ископаемых и подземных вод. Она отличается от геологической разведки тем, что вся информация о поисковых… … Географическая энциклопедия
Поисково-разведочные работы ведутся в целях открытия нефтяного или газового месторождения, определения его запасов и составления проекта разработки. При этом поисковые работы делятся на несколько этапов:
1) общая геологическая съемка;
2) детальная геологическая съемка;
3) глубокое бурение поисковых скважин.
На первом этапе, который называется общей геологической съемкой, составляется геологическая карта местности. Горных выработок на этом этапе не делают, проводят лишь работы по расчистке местности для обнажения коренных пород. Общая геологическая съемка позволяет получить некоторое представление о геологическом строении современных отложений на изучаемой площади. Характер залегания пород, покрытых современными отложениями, остается неизученным.
На втором этапе, называемом детальной структурно-геологической съемкой, бурят картировочные и структурные скважины для изучения геологического строения площади. Картировочные скважины бурят глубиной от 20 до 300 м для определения мощности наносов и современных отложений, а также для установления формы залегания слоев, сложенных коренными породами. По результатам общей геологической съемки и картировочного бурения строят геологическую карту, на которой условными обозначениями изображается распространение пород различного возраста. Для более полного представления об изучаемой площади геологическая съемка дополняется сводным стратиграфическим разрезом отложений и геологическими профилями.
коренными породами. По результатам общей геологической съемки и картировочного бурения строят геологическую карту, на которой условными обозначениями изображается распространение пород различного возраста. Для более полного представления об изучаемой площади геологическая съемка дополняется сводным стратиграфическим разрезом отложений и геологическими профилями.
Сводный стратиграфический разрез, вычерчиваемый в виде колонки пород, должен содержать подробную характеристику пород, слагающих изучаемый район .
Геологические профили строятся в крест простирания пород для изображения геологического строения участка в вертикальных плоскостях. Для детального выяснения характера залегания пластов или, как говорят, для изучения их структурной формы в дополнение к геологической карте строят структурную карту по данным специально пробуренных структурных скважин. Структурная карта отражает поверхность интересующего геологов пласта и дает представление о форме пласта при помощи горизонталей. Строят структурную карту следующим образом (рис. 1.6). Исследуемую поверхность, отделяющую пласты Аи В, мысленно рассекают горизонтальными плоскостями, расположенными, например, через 100 м друг от друга, начиная от уровня моря. Линии пересечения горизонтальных плоскостей с поверхностью пласта в определенном масштабе откладывают на плане. Перед цифрой, показывающей глубину нахождения секущей горизонтальной поверхности, ставят знак «плюс», если сечение проводится выше уровня моря, и знак «минус», когда оно расположено ниже уровня моря. На втором этапе проводят также геофизические и геохимические методы, позволяющие более детально изучить строение недр и более обоснованно выделить площади, перспективные для глубокого бурения с целью поисков залежей нефти и газа. Из геофизических методов наиболее распространены сейсмо- и электроразведка. Сейсморазведка основана на использовании закономерностей распространения упругих волн в земной коре, искусственно создаваемых в ней путем взрывов в неглубоких скважинах. Сейсмические волны распространяется по поверхности Земли и в ее недрах.
Некоторая часть энергии этих волн, дойдя до поверхности плотных пород, отразится от нее и возвратится на поверхность Земли. Отраженные волны регистрируются специальными приборами - сейсмографами. По времени прихода отраженной волны к сейсмографу и расстоянию от места взрыва судят об условиях залегания пород.
Электроразведка основана на способности пород пропускать электрический ток, т. е. на их электропроводности. Известно, что некоторые горные породы (граниты, известняки, песчаники, насыщенные соленой минерализованной водой) хорошо проводят электрический ток, а другие (глины, песчаники, насыщенные нефтью) практически не обладают электропроводностью. Естественно, что породы, имеющие плохую электропроводность, обладают более высоким сопротивлением. Зная сопротивление различных горных пород, можно по характеру распределения электрического поля определить последовательность и условия их залегания.
Электрические методы изучения недр Земли широко применяются при исследовании разрезов в пробуренных скважинах при электрометрии скважин. Для этого в скважину на специальном каротажном кабеле спускают три электрода, а четвертый заземляют на поверхности у устья. Затем включают электрический ток. С помощью специальных приборов измеряется разность потенциалов по всей скважине, при этом записываются диаграмма кажущегося сопротивления и кривая потенциалов. Против таких пород, как известняки и насыщенные нефтью песчаники, регистрируется значительное кажущееся сопротивление, против глин и водоносных песчаников отмечаются несравненно меньшие сопротивления. Так как жидкость в скважине не изолирована от пластовой, вследствие перепада давления она из скважины может перемещаться в пласт и обратно. В результате движения соленой минерализованной воды через пористые породы происходит поляризация и возникает естественная электродвижущая сила. В более проницаемых породах жидкость перемещается быстрее и, следовательно, возникает большая разность естественных потенциалов. Например, при прохождении жидкости через хорошо проницаемые пески возникает значительно большая естественная разность потенциалов, чем при движении жидкости через плохо проницаемые глины и плотные известняки. Таким образом, в процессе электрометрии скважин при помощи специальных приборов проводится измерение и автоматическая запись кажущихся сопротивлений и естественных разностей потенциалов. Путем сравнения показаний устанавливаются глубина залегания и мощность песчаника, насыщенного нефтью, характеризующегося большими значениями кажущегося сопротивления и естественной разности потенциалов. Среди полевых геофизических методов известны также гравиразведка и магниторазведка, а среди методов исследования скважин - радиометрия и др.
Применение геофизических методов позволяет выявить структуры, благоприятные для образования ловушек нефти и газа. Однако содержать нефть и газ могут далеко не все выявленные структуры. Выделить из общего числа обнаруженных структур наиболее перспективные без бурения скважин помогают геохимические методы исследования недр, основанные на проведении газовой и бактериологической съемок. Газовая съемка основана на диффузии углеводородов, из которых состоит нефть. Каждая нефтяная или газовая залежь выделяет поток углеводородов, проникающих через любые породы. При помощи специальных геохимических приборов определяют содержание углеводородов в воздухе на исследуемой площади. Над залежью нефти и газа приборы показывают повышенное содержание углеводородов. Результаты газовой съемки упрощают выбор участка для детальной разведки бурением.
Бактериологическая съемка основана на поиске бактерий, содержащихся в углеводородах. Анализ почв на изучаемой площади позволяет обнаружить места скопления этих бактерий, а следовательно, и углеводородов. В результате бактериологического анализа почв составляется карта расположения предполагаемых залежей. Таким образом, результаты газовой и бактериологической съемок взаимно дополняют друг друга, что обеспечивает реальность планирования буровых работ на исследуемой площади.
После проведения комплекса геофизических и геохимических исследований приступают к третьему этапу поисковых работ - глубокому бурению поисковых скважин. Успешность поисковых работ на третьем этапе в значительной степени зависит от качества работ, проведенных на втором этапе. В случае получения из поисковой скважины нефти и газа заканчиваются поисковые работы и начинается детальная разведка открытого нефтяного или газового месторождения. На площади одновременно бурятся так называемые оконтуривающие, оценочные и контрольно-исследовательские глубокие скважины для установления размера (или контура) залежи и контроля за ходом разведки месторождения. После бурения необходимого числа глубоких скважин для разведки месторождения период поисково-разведочных работ заканчивается и начинается период бурения эксплуатационных скважин внутри контура нефтеносности (или газоносности), через которые будет осуществляться добыча нефти или газа из недр Земли.
ЗАПАСЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Запасы нефти, горючих газов и содержащихся в них компонентов по народнохозяйственному значению разделяются на две группы, подлежащие отдельному подсчету и учету:
1) балансовые - запасы, удовлетворяющие промышленным кондициям и горно-техническим условиям эксплуатации; разработка их экономически целесообразна (эти запасы называют геологическими);
2) забалансовые - запасы, выработка которых на данном этапе нерентабельна вследствие небольшого их количества, сложности условий эксплуатации, плохого качества нефти и газа или низкой производительности скважин.
По балансовым запасам рассчитывают извлекаемые запасы, т. е. те, которые можно извлечь из недр методами, соответствующими современному уровню техники и технологии.
По степени изученности месторождений запасы нефти, газа и сопутствующих им компонентов разделяются на четыре категории: А, В, С, С 2 .
К категории А относятся запасы, подсчитанные на площади, детально разведанной и оконтуренной скважинами, давшими промышленные притоки нефти и газа. Для подсчета запасов этой категории должны быть хорошо известны параметры продуктивного пласта, его продуктивность, границы залежи, свойства нефти и газа, а также содержания в них сопутствующих компонентов (по геолого-геофизическим результатам и результатам пробной эксплуатации многих скважин). Запасы этой категории определяют при разработке месторождения.
К категории В относятся запасы, подсчитанные на площади, промышленная нефтеносность или газоносность которой доказана при бурении скважин с благоприятными промыслово-геофизическими показателями, при условии, что эти скважины вскрыли пласт на разных гипсометрических отметках и в них получены промышленные притоки нефти. При подсчете запасов категории В должны быть приближенно изучены геолого-промысловая характеристика пласта, его продуктивность, контуры нефтегазоносное™, свойства газожидкостных смесей в степени, достаточной для составления проекта разработки.
К категории С, относятся запасы залежей, нефтегазоносность которых установлена на основании получения промышленных притоков нефти или газа в отдельных скважинах и благоприятных промыслово-геофизических данных в ряде других скважин, а также запасы части залежи (тектонического блока), примыкающей к площадям с запасами более высоких категорий.
На современной географической карте мира уже совсем не осталось белых пятен. Поверхность Земли изучена настолько хорошо, насколько это вообще возможно. В то же время, если бы кто-то взялся составить подробную карту земных недр, то за исключением некоторых отдельных участков она представляла бы собой сплошное белое пятно. Даже с учетом всех известных на сегодняшний день данных земные недра представляют собой очень слабоизученную область. Их изучение в настоящее время активно продолжается, также как и поиски новых месторождений нефти и газа.
От «дикой кошки» к рациональному научному подходу
Растущая потребность в нефти привела к бурному развитию знаний о земных недрах и процессах, происходивших в них на протяжении миллионов лет. Путь, который геология прошла за последние сто лет, по своим масштабам и инновационным достижениям стоит в общем ряду с космической и атомной промышленностями. Развитие геологии позволило успешно выявлять наиболее перспективные районы поисков нефти и определять геологические структуры, в которых возможно образование нефтяных месторождений. При этом поиск нефтяных месторождений и поныне остается искусством, в котором опыт и умения конкретных специалистов часто значат больше, чем сами методики и научные исследования.
Наука поиска нефтяных месторождений прошла большой путь от бурения скважин «на удачу» (так называемым методом «дикой кошки») до строго научных подходов. В прошлом поиски нефтяных месторождений были сосредоточены в районах выхода нефти на поверхность земли. Это был очевидный и для того времени вполне разумный подход. Со временем методы поисков нефтяных месторождений становились все более и более изощренными, в то время как сами цели поисков все более труднодоступными и часто более мелкими.
С целью наиболее рационального распределения ресурсов и снижения затрат нефтепоисковые работы проводят, как правило, по принципу от общего к частному. То есть сначала выявляют крупный нефтеперспективный район и, постепенно сужая площадь поисков, выявляют в этом районе наиболее перспективные точки для бурения поисковых скважин.
Основная цель всех проводимых поисковых работ – выявление в нефтеперспективном районе геологических структур, способных накапливать и удерживать нефть. Такие структуры, называемые ловушками, могут иметь различные конфигурации, но всех их объединяет наличие проницаемой горной породы, ограниченной непроницаемой толщей пород.
Какие же методы помогают найти нефть?
Методы поисков нефтяных месторождений подразделяют на:
- геологические;
- геофизические;
- геохимические.
Геологические методы направлены на изучение поверхностных данных. Для этого геологи изучают и описывают горные породы, выходящие на поверхность земли. С этой целью находят места обнажения горных пород, либо бурят небольшие шурфы, чтобы узнать, что за породы залегают под современным поверхностным слоем осадочного материала. Также изучаются фотографии, сделанные с большой высоты (с самолета или даже из космоса). На таких снимках часто можно выявить поверхностные признаки глубинных структур, благоприятных для нефтегазонакопления. По полученным данным составляется геологическая карта, представляющая собой проекцию выходов горных пород на поверхность.
Таких поверхностных данных, конечно, недостаточно для выявления нефтяных месторождений. Чтобы «увидеть», что представляют собой глубинные недра, используют геофизические методы.
Геофизические исследования представляют собой методы изучения земных недр с помощью физических явлений. К таким исследованиям относятся электроразведка, гравиразведка, магниторазведка, сейсморазведка.
Электроразведка основана на изучении параметров постоянного или переменного электромагнитного поля. Поскольку разные породы и насыщающие их флюиды по-разному проводят электрический ток, изучая изменения электромагнитного поля можно сделать определенные выводы о характере залегающих пород.
Гравиразведка основана на изучении изменения гравитационного поля. Плотные горные породы могут влиять на гравитационное поле. Даже самые незначительные изменения в гравитационном поле могут указать на типы горных пород и насыщающие их флюиды, которые залегают глубоко в недрах Земли.
Магниторазведка , как следует из названия, изучает изменения магнитного поля. Осадочные породы, насыщенные нефтью, не обладают магнитными свойствами, в то время как магматические и метаморфические породы, не содержащие нефть, ими обладают. Таким образом, магниторазведка также может подсказать типы пород залегающих в недрах.
Для месторождений, находящихся на поздней стадии разработки, особенно важно увеличение выработки запасов. Эта задача может успешно решаться с помощью бурения боковых стволов из существующего фонда скважин.
И, наконец, сейсморазведка – наиболее важный способ исследования земных недр.
Сейсмические исследования
Сейсмические исследования являются одним из наиболее эффективных методов поиска нефтяных месторождений. Основаны они на изучении распространения упругих колебаний в толще горных пород. Общая схема исследований такова. На поверхности (или вблизи нее) генерируется звуковая волна, которая распространяется вглубь недр расширяющейся сферой. На границах горных пород происходят различные эффекты преломления, отражения упругих волн, которые регистрируются на поверхности земли специальными приборами. Полученные данные записываются, обрабатываются, и приводятся к единому формату. В результате получается довольно точное изображение геологической структуры в районе исследования.
Звуковые (упругие) волны, с помощью которых получают данные о глубинном строении земной коры, могут быть сгенерированы различными способами. При проведении исследований на суше производят подрыв небольших зарядов или используют специальные виброгенераторы. На море, чтобы не причинить вред морским обитателям, чаще всего применяют пневмопушку.
Попытки применения сейсмических исследований при поиске нефтяных месторождений предпринимались с 1920-х годов. Вплоть до 1990-х проводилась исключительно двухмерная (2D) сейсмика, в результате которой можно было получить только плоское изображение среза земной коры. С развитием компьютерных технологий появилась возможность анализировать огромные массивы данных, благодаря чему стала развиваться трехмерная (3D) сейсмика. Нет необходимости говорить, что объемное изображение, получаемое в результате ЗD сейсмики, гораздо информативнее, чем плоское изображение, которое получают при 2D сейсмике. Трехмерная сейсмика позволяет не только выявить перспективную геологическую структуру и оценить ее размер, но и помогает определить наиболее целесообразные точки для бурения скважин.
Поиск нефтяных месторождений – комплексное мероприятие
С помощью перечисленных способов можно с высокой точностью выявить строение глубинных слоев горных пород, типы горных пород и определить наличие перспективных ловушек, в которых могли бы сформироваться нефтяные залежи. Чтобы убедится в присутствии в выявленных ловушках углеводородов, применяют гидрогеохимические методы исследования. Например, увеличение содержания аренов в подземных водах может указывать на наличие углеводородной залежи в более глубоких слоях недр. Газовая съемка позволяет убедиться в наличии ореола углеводородных газов, которые образуются на поверхности земли вокруг любой нефтяной или газовой залежи.
Все эти методы поиска нефтяных месторождений в значительной степени помогают выявить наиболее благоприятные структуры. Но окончательный вердикт по наличию коммерческих запасов нефти можно вынести только по результатам бурения поисковых скважин. Ничто не может заменить собой необходимость бурения скважин и проведения пробной эксплуатации перспективной геологической структуры. Скважины не только подтверждают наличие запасов нефти в выявленных структурах. С их помощью определяют коммерческий потенциал открытых запасов.
Таким образом, нефтяные компании используют множество различных технологий помогающих выявить нефтяные залежи глубоко в недрах земли. За последние 150 лет крупные нефтяные компании и независимые нефтеразведчики пробурили уже более двух миллионов скважин в поисках месторождений нефти. Развитие научных подходов и методов поисково-разведочных работ значительно повысило шансы на выявление новых запасов нефти и газа. А благодаря развитию сейсмических исследований затраты компаний на бурение неуспешных поисковых и разведочных скважин значительно сократились.
Но, несмотря на длительное и успешное развитие методов и методик поисково-разведочных работ, поиск нефтяных месторождений до сих пор остается чрезвычайно сложным, комплексным и довольно рискованным занятием. А успех проводимых работ никогда не гарантирован.
