Министерство образования Российской Федерации Российский государственный университет нефти и газа им. И.М.Губкина Введение 3 Глава 1. Поиск и разведка нефтяных и газовых месторождений 4 1.1. Методы поиска и разведки нефтяных и газовых месторождений 4 Геологические методы 4 Геофизические методы 5 Гидрогеохимические методы 6 Бурение и исследования скважин 6 1.2. Этапы поисково-разведочных работ 7 1.3. Классификация залежей нефти и газа 8 1.4. Проблемы при поисках и разведке нефти и газа, бурении скважин 10 Глава 2. Методика ускоренной разведки газовых месторождений 14 2.1. Основные положения ускоренной разведки и ввода в эксплуатацию газовых месторождений 14 Общие принципы 14 Способы ускорения разведки, применимые для всех групп газовых месторождений 15 Методика разведки газовых месторождений в новых районах 16 2.2. Совершенствование методики ускоренной разведки газовых месторождений 17 2.3. Методика разведки небольших сложнопостроенных газовых залежей (на примере месторождений Западного Предкавказья) 18 Список используемой литературы: 21 Введение Нефть и природный газ являются одними из основных полезных ископаемых, которые использовались человеком еще в глубокой древности. Особенно быстрыми темпами добыча нефти стала расти после того, как для ее извлечения из недр земли стали применяться буровые скважины. Обычно датой рождения в стране нефтяной и газовой промышленности считается получение фонтана нефти из скважины (табл. 1). | | | |Таблица 1 | |Первые промышленные притоки нефти | |из скважин по основным нефтедобывающим странам мира | | | | | | |Страна |Год |Страна |Год | |Канада |1857 |Алжир |1880 | |ФРГ |1859 |Куба |1880 | |США |1859 |Франция |1881 | |Италия |1860 |Мексика |1882 | |Румыния |1861 |Индонезия |1885 | |СССР |1864 |Индия |1888 | |Япония |1872 |Югославия |1890 | |Польша |1874 |Перу |1896 | Из табл. 1 следует, что нефтяная промышленность в разных странах мира существует всего 110 – 140 лет, но за этот отрезок времени добыча нефти и газа увеличилась более чем в 40 тыс.раз. В 1860 г. мировая добыча нефти составляла всего 70 тыс.т, в 1970 г. было извлечено 2280 млн.т., а в 1996 г. уже 3168 млн.т. Быстрый рост добычи связан с условиями залегания и извлечения этого полезного ископаемого. Нефть и газ проурочены к осадочным породам и распространены регионально. Причем в каждом седиментационном бассейне отмечается концентрация основных их запасов в сравнительно ограниченном количестве месторождений. Все это с учетом возрастающего потребления нефти и газа в промышленности и возможностью их быстрого и экономичного извлечения из недр делают эти полезные ископаемые объектом первоочередных поисков. Глава 1. Поиск и разведка нефтяных и газовых месторождений 1 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 см. 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. 1). Рис. 1. Антиклиналь на геологической карте и геологический разрез через нее по линии АВ. Породы: 1-самые молодые; 2-менее молодые; 3-самые древние 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 используются геофизические методы. Геофизические методы К геофизическим методам относятся сейсморазведка, электроразведка и магниторазведка. Сейсмическая разведка (рис. 2) 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. Рис. 2. Принципиальная схема сейсморазведки: 1-источник упругих волн; 2-сейсмоприемники; 3-сейсмостанция 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. 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 месть 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 осадных 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, люминесцетно-биту-монологическую, радиоактивную съемки и гидрохимический метод. Газовая съемка заключается в определении присутствия углеводородных газов в пробах горных пород и грунтовый 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 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, например) или же быть связана с непромышленными залежами. Применение люминесцестно-битуминологической съемки основано на том, что над залежами нефти увеличено содержание битумов в породе, с одной стороны, и на явление 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 исследования 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 нефтегазоностность. 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 электрокатоража 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. 2 Этапы поисково-разведочных работ Поисково-разведочные работы выполняются в два этапа: поисковый и разведочный. Поисковый этап включает три стадии: 1) региональные геологогеофизические работы: 2) подготовка площадей к глубокому поисковому бурению; 3) поиски месторождений. На первой стадии геологическими и геофизическими методами выявляются возможные нефтегазоносные зоны, дается оценка их запасов и устанавливаются первоочередные районы для дальнейших поисковых работ. На второй стадии производится более детальное изучение нефтегазоносных зон геологическими и геофизическими методами. Преимущество при этом отдается сейсморазведке, которая позволяет изучать строение недр на большую глубину. На третьей стадии поисков производится бурение поисковых скважин с целью открытия месторождений. Первые поисковые скважины для изучения всей толщи осадочных пород бурят, как правило, на максимальную глубину. После этого поочередно разведуют каждый из «этажей» месторождений, начиная с верхнего. В результате данных работ делается предварительная оценка запасов вновь открытых месторождений и даются рекомендации по их дальнейшей разведке. Разведочный этап осуществляется в одну стадию. Основная цель этого этапа – подготовка месторождений к разработке. В процессе разведки должны быть оконтурены залежи, коллекторские свойства продуктивных горизонтов. По завершении разведочных работ подсчитываются промышленные запасы и даются рекомендации по вводу месторождений в разработку. В настоящее время в рамках поискового этапа широко применяются съемки из космоса. Еще первые авиаторы заметили, что с высоты птичьего полета мелкие детали рельефа не видны, зато крупные образования, казавшиеся на земле разрозненными, оказываются элементами чего-то единого. Одними из первых этим эффектом воспользовались археологи. Оказалось, что в пустынях развалины древних городов влияют на форму песчаных гряд над ними, а в средней полосе – над развалинами иной цвет растительности. Взяли на вооружение аэрофотосъемку и геологи. Применительно к поиску месторождений полезных ископаемых ее стали называть аэрогеологической съемкой. Новый метод поиска прекрасно зарекомендовал себя (особенно в пустынных и степных районах Средней Азии, Западного Казахстана и Предкавказья). Однако оказалось, что аэрофотоснимок, охватывающий площадь до 500…700 км2, не позволяет выявить особенно крупные геологические объекты. Поэтому в поисковых целях стали использовать съемки из космоса. Преимуществом космоснимков является то, что на них запечатлены участки земной поверхности, в десятки и даже сотни раз превышающие площади на аэрофотоснимке. При этом устраняется маскирующее влияние почвенного и растительного покрова, скрадываются детали рельефа, а отдельные фрагменты структур земной коры объединяются в нечто целостное. Аэрогеологические исследования предусматривают визуальные наблюдения, а также различные виды съемок – фотографическую, телевизионную, спектрометрическую, инфракрасную, радарную. При визуальных наблюдениях космонавты имеют возможность судить о строении шельфов, а также выбирать объекты для дальнейшего изучения из космоса. С помощью фотографической и телевизионной съемок можно увидеть очень крупные геологические элементы Земли – мегаструктуры или морфоструктуры. В ходе спектрометрической съемки исследуют спектр естественного электромагнитного излучения природных объектов в различном диапазоне частот. Инфракрасная съемка позволяет установить региональные и глобальные тепловые аномалии Земли, а радарная съемка обеспечивает возможность изучения ее поверхности независимо от наличия облачного покрова. Космические исследования не открывают месторождений полезных ископаемых. С их помощью находят геологические структуры, где возможно размещение месторождений нефти и газа. В последующем геологические экспедиции проводят в этих местах полевые исследования и дают окончательное заключение о наличии или отсутствии этих полезных ископаемых.Вместе с тем, несмотря на то, что современный геолог-поисковик достаточно хорошо «вооружен» эффективности поисковых работ на нефть и газ остается актуальной проблемой. Об этом говорит значительное количество «сухих» (не приведших к находке промышленных залежей углеводородов) скважин. Первое в Саудовской Аравии крупное месторождение Дамам было открыто после неудачного бурения 8 поисковых скважин, заложенных на одной и той же структуре, а уникальное месторождение Хасси-Месауд (Алжир) – после 20 «сухих» скважин. Первые крупные залежи нефти в Северном море были обнаружены после бурения крупнейшими мировыми компаниями 200 скважин (либо «сухих», либо только с газопроявлениями). Крупнейшее в Северной Америке нефтяное месторождение Прадхо-Бей размерами 70 на 16 км с извлекаемыми запасами нефти порядка 2 млрд.т было обнаружено после бурения на северном склоне Аляски 46 поисковых скважин. Есть подобные примеры и в отечественной практике. До открытия гигантского Астрахонского газоконденсатного месторождения было пробурено 16 непродуктивных поисковых скважин. Еще 14 «сухих» скважин пришлось пробурить прежде, чем нашли второе в Астрахансткой области по запасам Еленовское газоконденсатное месторождение. В среднем, по всему миру коеффициент успешности поисков нефтяных и газовых месторождений составляет около 0,3. Таким образом, только каждый третий разбуренный объект оказывается месторождением. Но это только в среднем. Нередки и меньшие значения коэффициента успешности. Геологи имеют дело с природой, в которой не все связи объектов и явлений достаточно изучены. Кроме того, применяемая при поисках месторождений аппаратура еще далека от совершенства, а ее показания не всегда могут быть интерпретированы однозначно. 3 Классификация залежей нефти и газа Под залежью нефти и газа мы понимаем любое естественное их скопление, приуроченное к природной ловушке. Залежи подразделяются на промышленные и непромышленные. Под месторождением понимают одну залежь или группу залежей, полностью или частично совпадающих в плане и контролируемых структурой или ее частью. Большое практическое и теоретическое значение имеет создание единой классификации залежей и месторождений, в числе других параметров включающей также размеры запасов. - При классификации залежей нефти и газа учитываются такие параметры, как углеводородный состав, форма рельефа ловушки, тип ловушки, тип экрана, значения рабочих дебитов и тип коллектора. По углеводородному составу залежи подразделяются на 10 классов: нефтяные, газовые, газоконденсатные, эмульсионные, нефтяные с газовой шапкой, нефтяные с газоконденсатной шапкой, газовые с нефтяной оторочкой, газоконденсатные с нефтяной оторочкой, эмульсионные с казовой шапкой, эмульсионные с газоконденсатной шапкой. Описанные классы относятся к категории однородных по составу залежей, в пределах которых в любой точке нефтегазосодержащего пласта физико-химические свойства углеводородов примерно одинаковы. В залежах остальных шести классов углеводороды в пластовых условиях находятся одновременно в жидком и газообразном состояниях. Эти классы залежей имеют двойное наименование. При этом на первое место ставится название комплекса углеводородных соединений, геологические запасы которых составляют более 50 % от общих запасов углеводородов в залежи. Форма рельефа ловушки является вторым параметром, который необходимо учитывать при комплексной классификации залежей. Практически она совпадает с поверхностью подошвы экранирующих залежь пород. Форма ловушек может быть антиклинальной, моноклинальной, синклинальной и сложной. По типу ловушки залежи подразделяются на пять классов: биогенног выступа, массивные, пластовые, пластово-сводовые, массивно-пластовые. К пластовым залежам можно отнести только те, которые приурочены к моноклиналям, синклиналям и склонам локальных поднятий. Пластово-сводовыми называются залежи, приуроченные к положительным локальным подятиям, в пределах которых высота залежи больше мощности зона. К массивно-пластовым относятся залежи, приуроченные к локальным поднятиям, моноклиналям или синклиналям, в пределах которых высота залежи меньше мощности пласта. Классификация залежей по типу экрана приведена в табл. 2. В данной классификации кроме типа экрана предлагается учитывать положение этого экрана относительно залежи углеводородов. Для этого в ловушке выделяются четыре основные зоны и их сочетания, и там, где нормальное гравитационное положение водонефтяного или газоводяного контактов нарушается зонами выклинивания и другими факторами, специальным термином определяется положение экрана относительно этих зон. В данной классификации не учтены факторы, обусловливающие наклонное или выпукло-вогнутое положение поверхности водонефтяного или газоводяного контактов. Такие случаи объединены в графе «сложное положение экрана». | | | | | | | |Таблица 2 | |Классификация залежей по типу экрана | |Тип экрана |Положение залежей по типу экрана | | |по |по |по |со |по |по |по |сложно| | |прост|паден|восст|всех |прост|прост|паден|е | | |ирани|ию |анию |сторо|ирани|ирани|ию и | | | |ю | | |н |ю и |ю и |восст| | | | | | | |паден|восст|анию | | | | | | | |ию |анию | | | |Литологический |+ |+ |+ |+ |+ |+ |+ |+ | |Литолого-стратигра|+ |+ |+ |+ |+ |+ |+ |+ | |фический | | | | | | | | | |Тектонический |+ |+ |+ |+ |+ |+ |+ |+ | |(разрывные наруш.)| | | | | | | | | |Литолого-денудацио|+ |+ |+ |+ |+ |+ |+ |+ | |нный | | | | | | | | | |Соляной шток |- |- |+ |- |- |- |- |+ | |Глинистый шток |- |- |+ |- |- |- |- |+ | |Экранированные |+ |+ |+ |+ |+ |+ |+ |+ | |водой залежи | | | | | | | | | |Смешанный |+ |+ |+ |+ |+ |+ |+ |+ | По значениям рабочих дебитов выделяется четыре класса залежей: высокодебитная, среднедебитная, малодебитная, непромышленная. В данной классификации пределы значений дебитов нефтяных и газовых залежей разнятся на одни порядок. Это обусловлено тем, что газовые залежи обычно разведываются и эксплуатируются более редкой сеткой скважин. По типу коллектора выделяется семь классов залежей: трещинный, кавернозный, поровый, трещинно-поровый, трещинно-кавернозный, кавернозно- поровый и трещинно-кавернозно-поровый. Для некоторых газовых и газоконденсатных шапок, нефтяных залежей, газовых и газоконденсатных залежей следует учитывать наличие в порах, кавернах и трещинах неизвлекаемой нефти, которая уменьшает объем пустот залежи и должна учитываться при подсчете запасов нефти и газа. Данная классификация является неполной, но она учитывает наиболее важные параметры, необходимые для выбора методики разведки и оптимальной технологической схемы эксплуатации. 4 Проблемы при поисках и разведке нефти и газа, бурении скважин С древнейших времен люди использовали нефть и газ там, где наблюдались их естественные выходы на поверхность земли. Такие выходы встречаются и сейчас. В нашей стране – на Кавказе, в Поволжье, Приуралье, на острове Сахалин. За рубежом – в Северной и Южной Америке, в Индонезии и на Ближнем Востоке. Все поверхности проявления нефти и газа приурочены к горным районам и межгорным впадинам. Это объясняется тем, что в результате сложных горообразовательных процессов нефтегазоносные пласты, залегавшие ранее на большой глубине, оказались близко к поверхности или даже на поверхности земли. Кроме того, в горных породах возникают многочисленные разрывы и трещины, уходящие на большую глубину. По ним также выходят на поверхность нефть и природный газ. Наиболее часто встречаются выходы природного газа – от едва заметных пузырьков до мощных фонтанов. На влажной почве и на поверхности воды небольшие газовые выходы фиксируются по появляющимся на них пузырькам. При фонтанных же выбросах, когда вместе с газом извергаются вода и горная порода, на поверхности остаются грязевые конусы высотой от нескольких до сотен метров. Представителями таких конусов на Апшеронском полуострове являются грязевые «вулканы» Тоурагай (высота 300 м) и Кянизадаг (490 м). Конусы из грязи, образовавшиеся при периодических выбросах газа, встречаются также на севере Ирана, в Мексике, Румынии, США и других странах. Естественные выходы нефти на дневную поверхность происходят со дна различных водоемов, через трещины в породах, через пропитанные нефтью конусы (подобные грязевым) и в виде пород, пропитанных нефтью. На реке Ухте со дна через небольшие промежутки времени наблюдается всплытие небольших капель нефти. Нефть постоянно выделяется со дна Каспийского моря недалеко от острова Жилого. В Дагестане, Чечне, на Апшеронском и Таманском полуостровах, а также во многих других местах земного шара имеются многочисленные нефтяные источники. Такие поверхностные нефтепроявления характерны для горных регионов с сильно изрезанным рельефом, где балки и овраги врезаются в нефтеносные пласты, расположенные вблизи поверхности земли. Иногда выходы нефти происходят через конические бугры с кратерами. Тело конуса состоим из загустевшей окисленной нефти и породы. Подобные конусы встречаются на Небит-Даге (Туркмения), в Мексике и других местах. На о. Тринидат высота нефтяных конусов достигает 20 м, а площадь «нефтяных озер» состоит из загустевшей и окисленной нефти. Поэтому даже в жаркую погоду человек не только не проваливается, но даже не оставляет следов на их поверхности. Породы, пропитанные окисленной и затвердевшей нефтью, именуются «кирами». Они широко распространены на Кавказе, в Туркмении и Азербайджане. Встречаются они на равнинах: на Волге, например, имеются выходы известняков, пропитанных нефтью. В течение длительного времени естественные выходы нефти и газа полностью удовлетворяли потребности человечества. Однако развитие хозяйственной деятельности человека требовало все больше источников энергии. Стремясь увеличить количество потребляемой нефти, люди стали рыть колодцы в местах поверхностных нефтепроявлений, а затем бурить скважины. Сначала их закладывали там, где нефть выхолила на поверхность земли. На количество таких мест ограничено. В конце прошлого века был разработан новый перспективный способ поиска. Бурение стали вести на прямой, соединяющий две скважины, уже дающие нефть. В новых районах поиск месторождений нефти и газа велся практически вслепую, шарахаясь из стороны в сторону. Понятно, что так не могло долго продолжаться, ведь бурение каждой скважины стоит тысяч долларов. Поэтому остро встал вопрос о том, где бурить скважины, чтобы безошибочно находить нефть и газ. Это потребовало объяснить происхождение нефти и газа, дало мощный толчок развитию геологии – науки о составе, строении и истории Земли, а также методов поиска и разведки нефтяных и газовых месторождений. Поисковые работы на нефть и газ осуществляются последовательно от регионального этапа к поисковому и далее – разведочному. Каждый этап подразделяется на две стадии, на которых осуществляют большой комплекс работ, выполняемых специалистами разног профиля: геологами, буровиками, геофизиками, гидродинамиками и др. Среди геологических исследований и работ большое место занимает бурение скважин, их опробование, отбор керна и его изучение, отбор проб нефти, газа и воды и их изучении и др. Назначение буровых скважин при поисково-разведочных работах на нефть и газ различно. На региональном этапе бурят опорные и параметрические скважины. Опорные скважины бурятся в слабоизученных территориях для изучения геологического строения и перспектив нефтегазоносности. По данным опорных скважин выявляются крупные структурные элементы и разрез земной коры, изучаются геологическая история и условия возможного нефтегазообразования и нефтегазонакопления. Опорные скважины закладываются, как правило, до фундамента или до технически возможной глубины и в благоприятных сткруктурных условиях (на сводах и других поднятиях). В опорных скважинах отбирается керн и шлам по всему разрезу отложений, проводится полный комплекс промыслово-геофизических исследований скважин (ГИС), опробование перспективных горизонтов и др. Параметрические скважины бурятся в целях изучения геологического строения, перспектив нефтегазоносности и определения параметров физических свойств пластов для боле эффективной интерпретации геофизических исследований. Они закладываются на локальных поднятиях по профилям для регионального изучения крупных структурных элементов. Глубина скважин, как и для опорных выбирается до фундамента или, в случае невозможности его достижения (как, например, в Прикаспии), до технически возможной. Поисковые скважины бурятся с целью открытия скоплений нефти и газа на подготовленной геологическими и геофизическими методами площади. Поисковыми считаются все скважины, пробуренные на поисковой площади до получения промышленного притока нефти или газа. Разрезы поисковых скважин детально изучаются (отбор керна, ГИС, опробование, отбор проб флюидов и др.) Глубина поисковых скважин соответствует глубине залегания самого нижнего перспективного горизонта и в зависимости от геологического строения разных регионов и с учетом технических условий бурения колеблется от 1,5-2 до 4,5-5,5 км и более. Разведочные скважины бурятся с целью оценки запасов открытых залежей и местоскоплений. По данным разведочных скважин определяется конфигурация залежей нефти и газа, и рассчитываются параметры продуктивных пластов и залежей, определяется положение ВНК, ГНК, ГВК. На основании разведочных скважин делается подсчет запасов нефти и газа на открытых местоскоплениях. В разведочных скважинах проводится большой комплекс исследований, включая отбор и исследование керна, отбор проб флюидов и исследование их в лабораториях, опробование пластов в процессе бурения и испытание их после окончания бурения, ГИС и др. Бурение скважин на нефть и газ, осуществляемое на этапах региональных работ, поисков; разведки, а также разработки, является самым трудоемким и дорогостоящим процессом. Большие затраты при бурении скважин на нефть и газ обусловлены: сложностью бурения на большую глубину, огромным объемом бурового оборудования и инструментов, а также различных материалов, которые требуются для осуществления этого процесса, включая глинистый раствор, цемент, химреагенты и др. кроме этого, затраты возрастают за счет обеспечения природоохранных мероприятий. Основные проблемы, возникающие в современных условиях при бурении скважин, поисках и разведке нефти и газа, сводятся к следующему. 1. Необходимость бурения во многих регионах на большую глубину, превышающую 4-4,5 км, связана с поисками УВ в неизученных низких частях разреза отложений. В связи с этим, требуется применение более сложных, но надежных конструкций скважин для обеспечения эффективности и безопасности работ. При этом, бурение на глубину свыше 4,8 км сопряжено со значительно большими затратами, чем при бурении на меньшую глубину. 2. В последние годы возникли более сложные условия для проведения буровых работ и поисков нефти и газа. Геологоразведочные работы на современном этапе все больше продвигаются в регионы и районы, характеризующиеся сложными географическими и геологическими условиями. Прежде всего, это труднодоступные районы, неосвоенные и необустроенные, включая Западную Сибирь, европейский север, тундру, тайгу, вечную мерзлоту и др. Кроме этого, бурение и поиски нефти и газа ведутся в сложных геологических условиях, включая мощные толщи каменной соли (например, в Прикаспии), наличие в залежах сероводорода и других агрессивных компонентов, аномально высокого пластового давления и др. Указанные факторы создают большие проблемы при бурении, поисках и разведке нефти и газа. 3. Выход с бурением и поисками УВ в акватории северных и восточных морей, омывающих Россию, создает огромные проблемы, которые связаны как со сложной технологией бурения, поисков и разведки нефти и газа, так и с охраной окружающей среды. Выход на морские территории диктуется необходимостью прироста запасов УВ, тем более что перспективы там имеются. Однако, это значительно сложнее и дороже, чем бурение, поиски и разведка, а также разработка скоплений нефти и газа на суше. При бурении скважин на море по сравнению с сушей при одних и тех же глубинах бурения по зарубежным данным затраты возрастают в 9-10 раз. Кроме того, при работе на море затраты возрастают за счет большего обеспечения безопасности работ, т.к. самые страшные последствия и аварии происходят на море, где масштабы загрязнения акваторий и побережья могут быть огромными. 4. Бурение на большую глубину (свыше 4,5 км) и безаварийная проводка скважин во многих регионах невозможны. Это связано с отсталостью буровой базы, изношенностью оборудования и отсутствием эффективных технологий проводки скважин на большую глубину. Поэтому стоит проблема – в ближайшие годы модернизировать буровую базу и освоить технологию сверхглубокого бурения (т.е. бурения свыше 4,5 км – вплоть до 5,6 км и более). 5. Проблемы возникают при бурении горизонтальных скважин и поведения в них геофизических исследований (ГИС). Как правило, несовершенство бурового оборудования приводит к неудачам при строительстве горизонтальных скважин. Ошибки при бурении нередко обусловлены отсутствием точной информации о текущих координатах скважины в их связи с геологическими реперами. Такая информация нужна в особенности при приближении к продуктивному пласту. 6. Актуальной проблемой является поиск ловушек и открытие скоплений нефти и газа неантиклинального типа. Много примеров по зарубежным объектам свидетельствует о том, что в литологических и стратиграфических, а также литолого-стратиграфических ловушках может содержаться огромное количество нефти и газа. В нашей стране в большей степени задействованы структурные ловушки, в которых обнаружены крупные скопления нефти и газа. Практически в каждой нефтегазоносной провинции (НГП) выявлено большое количество новых региональных и локальных поднятий, составляющих потенциальный резерв для открытия местоскоплений нефти и газа. Неструктурные ловушки интересовали нефтяников в меньшей степени, чем м объясняется отсутствие крупных открытий в этих условиях, хотя незначительные по запасам объекты нефти и газа выявлены во многих НГП. Но резервы существенного прироста запасов нефти и газа, в особенности в платформенных областях Урало-Поволжья, Прикаспия, Западной Сибири, Восточной Сибири и др. имеются. Прежде всего, резервы могут быть связаны со склонами крупных поднятий (сводов, мегавалов) и бортами прилегающих впадин и прогибов, которые широко развиты в упомянутых регионах. Проблема заключается в том, что пока мы не располагаем надежными методами поисков ловушек неантиклинального типа. 6. В области поисков и разведки нефти и газа существуют проблемы, связанные с повышением экономической эффективности геологоразведочных работ на нефть и газ, решение которых зависит от: совершенствования геофизических методов исследований в связи с постепенным усложнением геологических и географических условий нахождения новых объектов; усовершенствования методики поисков различных типов скоплений УВ, в том числе, неантиклинального генезиса; повышение роли научного прогноза в целях наиболее надежного обоснования проведения поисковых работ на перспективу. Помимо указанных выше основных проблем, стоящих перед нефтяниками в области бурения, поисков и разведки скоплений нефти и газа, в каждом конкретном регионе и районе существуют свои собственные проблемы. От решения этих проблем зависит дальнейшее наращивание разведанных запасов нефти и газа, а также экономическое развитие регионов и районов и, следовательно, благосостояние людей. Глава 2. Методика ускоренной разведки газовых месторождений 2.1. Основные положения ускоренной разведки и ввода в эксплуатацию газовых месторождений Общие принципы Разработанные методы разведки газовых месторождений позволяют резко удешевить и ускорить проведение разведки и подготовки этих месторождений к разработке, поэтому их называют рациональными или ускоренными. Ускоренная разведка газовых месторождений должна обеспечивать в сжатые сроки максимальный народнохозяйственный эффект от использования газа вновь открытого месторождения. Проблема эта является комплексной и должна решаться с учетом экономических аспектов и фактора времени. Разведочный этап при ускоренной подготовке месторождений газа к разработке делится на две стадии: оценочной разведки и детальной разведки (доразведки). Стадия оценочной разведки для небольших и средних месторождений завершается после получения притоков газа в двух-трех скважинах, для крупных и уникальных месторождений - после разбуривания разреженной сетки скважин (одна скважина на 50-100 км2 площади залежи). Последующая доразведка мелких и средних залежей осуществляется методом опытно-промышленной эксплуатации. Бурение разведочных скважин при этом проводиться не должно. При доразвед-ке крупных и уникальных месторождений (залежей) уточнение строения внутриконтурных частей залежей осуществляется путем уплотнения сетки разведочных скважин за счет бурения ОЭС и наблюдательных скважин, а также единичных разведочных скважин за пределами зоны эксплуатационного разбуривания. Применяются следующие методы ускоренной разведки газовых месторождений: . разреженная сетка разведочных скважин - мелкие и средние месторождения разведываются четырьмя-пятью единичными скважинами, крупные однозалежные разбуриваются из расчета одна скважина на 50 км2 продуктивной площади, уникальные - из расчета одна скважина на 100 км2 площади залежи; . опытно-промышленная эксплуатация используется для разведки в основном мелких и средних месторождений газа, ввод в опытно-промышленную эксплуатацию осуществляется при наличии двух-трех скважин, давших газ; установлена длительность опытно-промышленной эксплуатации сроком три года, уровень отбора газа за это время должен составлять примерно 10 % от общих запасов разведуемой залежи; завершается опытно-промышленная эксплуатация подсчетом запасов газа по методу падения давления; для обеспечения запроектированного уровня отбора газа в случае необходимости бурятся единичные ОЭС; . опережающее эксплуатационное бурение - высокопродуктивные зоны эксплуатационного разбуривания крупных и уникальных залежей доразведываются опережающими эксплуатационными скважинами, сгущение за их счет сетки разведочных скважин производится в зависимости от характера изменчивости параметров неоднородности и продуктивности. При разведке газовых месторождений (залежей) и подготовке их к разработке должно быть обеспечено следующее: 1) доказано (геологическими данными, пробной или опытно- промышленной эксплуатацией, газодинамическими и технико- экономическими расчетами) наличие или отсутствие нефтяной оторочки промышленного значения и при наличии оторочки установлены условия ее эксплуатации; 2) проведены полноценные опробования и исследования по нескольким скважинам с целью получения основных параметров залежи; 3) установлены характерные структурные и геометрические особенности строения залежи; 4) определены основные параметры коллекторов, достаточно полно характеризующие горизонты как по разрезу, так и по площади; 5) выяснены гидрогеологические условия и возможное влияние водонапорной системы на режим разработки залежей; 6) определено положение контактов (контуров) газовых и газонефтяных залежей; 7) определены состав газа, количество конденсата и других сопутствующих компонентов; 8) выявлены все (основные по запасам) залежи в разрезе. Особое место среди ускоренных методов занимает разведка газовых месторождений с применением опытно-промышленной эксплуатации, которая позволяет с меньшими затратами на разведочное бурение получить необходимые и в большинстве случаев более достоверные данные для составления проекта разработки этих месторождений при одновременном отборе газа из них и подаче его потребителям. Последнее обстоятельство особенно важно для газодобывающих районов, где действующие месторождения не обеспечивают необходимой подачи газа потребителю. В этих случаях ввод газовых месторождений в опытно-промышленную эксплуатацию осуществляется на ранних стадиях их разведки, причем для небольших залежей или линз он может быть оправдан даже при наличии только одной разведочной скважины, давшей промышленный приток газа. Способы ускорения разведки, применимые для всех групп газовых месторождений Разведка газовых залежей должна вестись с учетом условий их формирования, определяющих степень заполнения ловушки газом. Под абсолютными газоупорами, которыми являются выдержанныеы толщи солей, а также ангидрита (на определенной глубине), под выдержанными мощными толщами глин, обладающими хорошими газоупорными свойствами, следует ожидать заполнение ловушек газом до замка при любой высоте. При менее надежных покрышках ловушки могут быть заполнены до замка при малой высоте, но при большой их высоте следует ожидать, что они не будут заполнены полностью. Сказанное хорошо подтверждается практикой во всех газоносных районах, и это следует учитывать при определении положения газоводяного контакта и установлении контура газовых залежей. В чисто карбонатных породах не может быть сколько-нибудь выдержанных газоупоров. Поэтому промышленная газовая залежь в них мох образоваться лищь при перекрытии их другими газоупорными порода ми, которые и определяют степень заполнения ловушки, а значит и высотное положение ГВК. Газовые залежи находятся в гидродинамическом равновесии с окружающей их пластовой водой. Изучение этого равновесия дает возможность определять высотное положение ГВК по данным надежных замеров пластового давления воды и газа и смещение газовых или нефтяных залежей при движении пластовой воды, которое выражается в наклоне ГВК или водонефтяного контакта (ВНК) в сторону наименьшего напора воды. Использование указанных возможностей при разведке газовых меcторождений может сильно удешевить и ускорить ее проведение. При разведке пластовых газовых залежей очень часто первые скважины не вскрывают ГВК, но при этом уже есть скважины, вскрывшие пластовую воду за контуром залежи. Наряду с использованием замеров напора воды в скважинах пробуренных на месторождении или в непосредственной близости от него, важно изучать и региональную гидрогеологию, так как при отсутствии сведений о напоре воды, полученных в районе разведываемого месторождения, можно по региональному изменению этого напора определять направление и характер возможного смещения залежей газа и нефти. Так, при вскрытии несколькими разведочными скважинами залежи газа в нижнепермских и каменноугольных карбонатных отложениях Оренбургского газоконденсатного месторождения высотное положение ГВК оставалось неизвестным. Напор воды рассматриваемых продуктивных отложений в районе этого месторождения был оценен по данным региональной гидрогеологии, на основании чего было рассчитано ориентировочное высотное положение ГВК на отметке около -1800 м. Разведка залежи была ориентирована на вскрытие рассчитанного контакта, причем оказалось, что в действительности он находится на отметке -1756 м. Таким образом, оценка высотного положения ГВК с использованием данных региональной гидрогеологии существенно помогла правильно ориентировать разведку рассматриваемой залежи. Разработка газовых залежей проводится без законтурного заводнения и с расстановкой эксплуатационных скважин преимущественно в более высоких частях залежей в значительном удалении от контура. Запасы газа в приконтурной части залежи обычно составляют малую долю всех ее запасов. Это позволяет проводить разведку залежей без детального их оконтуривания, за исключением случаев, когда локальная структура недостаточно четко выявляется геологопоисковыми работами и ГВК имеет наклон или когда под газовой залежью может находиться нефтяная оторочка промышленного значения. В соответствии с "Классификацией запасов нефти и горючих газов" ввод газовых залежей в разработку, в том числе и в опытно-промышленной эксплуатации, разрешается только при отсутствии в них нефти промышленного значения. Поиски нефтяной оторочки под газовой залежью могут сильно осложнить разведку этой залежи. Поэтому особое внимание должно быть уделено прогнозированию наличия и характера такой оторочки. Методика разведки газовых месторождений в новых районах Как уже указывалось, основной задачей разведки газовых месторождений в новых районах является подготовка запасов газа категорий С1 для обоснования строительства новых магистральных газопроводов или ГХК. Записанное в "Классификации запасов нефти и горючих газов" право ведения проектных и изыскательских работ по строительству магистральных газопроводов и промысловых объектов на базе оперативных подсчетов запасов газа позволяет значительно ускорить ввод газовых месторождений новых районов в разработку. В настоящее время в ряде районов выявлены уникальные по размерам газовые месторождения, требующие строительства магистральных газопроводов или ГХК (Ямбургское, Даулетабад-Донмезское, Астраханское и др.). К одному такому месторождению необходимо подводить несколько ниток газопровода или предусматривать поочередный ввод мощностей ГХК. Как газопроводы, так и ГХК строятся не одновременно, а последовательно. Для обоснования строительства первой нитки газопровода (первой очереди ГХК) вовсе не требуется разведывать все запасы газа такого месторождения до известного соотношения категорий. Разведку достаточно осуществить лишь на части месторождения, запасы газа которой достаточны для обоснования строительства этой нитки газопровода или ГХК определенной мощности. Принятие такого порядка позволит форсировать строительство газопровода или ГХК. Одновременно ускоренный ввод части месторождения в разработку облегчит разведку месторождения в целом. После окончания строительства и ввода в действие магистрального газопровода в новом районе в нем продолжается разведка новых газовых месторождений. При этом могут нарастать ресурсы газа для нового магистрального газопровода. Их выявление может происходить в течение относительно длительного времени. Какой должна быть степень разведанности запасов газовых месторождений, ресурсы газа которых могут являться основой для строительства нового магистрального газопровода? Известно, что магистральные газопроводы строятся в основном на базе запасов газа единичных уникальных газовых месторождений или группы крупных газовых месторождений, запасы же средних и особенно мелких газовых месторождений при этом играют небольшую роль. В соответствии с этим при наращивании запасов газа для строительства новых магистральных газопроводов разведанность уникальных и крупных газовых месторождений газа должна соответствовать требованиям "Классификации запасов нефти и горючих газов", разведанность же запасов средних и особенно мелких газовых месторождений з этом случае должна ограничиваться доведением их до категории C1. При разведке многозалежных газовых месторождений, запасы которых разведываются для обеспечения строительства нового магистрального газопровода, внимание акцентируется главным образом на первоочередной подготовке к разработке залежей, содержащих основные запасы газа на месторождении (например, сеноманские залежи многозалежных месторождений севера Западной Сибири). Таким образом, при разведке газовых месторождений в новых районах частично применяются ускоренные методы. Отсутствие системы магистральных газопроводов определяет первостепенную необходимость ускоренной подготовки запасов промышленных категорий базовых месторождений. Разведка мелких и средних месторождений при отсутствии местного потребителя газа завершается на оценочной стадии подготовкой запасов категорий C1 + С2. Ускорение разведки базовых месторождений достигается применением на оценочной стадии разреженной сетки скважин и подготовкой запасов только промышленной категории С1. Периферийные участки базовых месторождений доразведываются опережающими наблюдательными и пьезометрическими скважинами, а также единичными разведочными скважинами. Доразведка крупных и уникальных месторождений проводится в условиях их поэтапного ввода в разработку, В этой связи сгущение сетки разведочных скважин должно осуществляться участками в соответствии с запроектированным направлением промыслового обустройства месторождения. Для контрольной оценки достоверности запасов крупных и уникальных месторождений газа, подсчитанных объемным методом по разраженной сетке скважин, может также использоваться метод падения давления. Оперативная оценка этим методом запасов газа дренируемых зон базовых месторождений в условиях их поэтапного ввода в разработку повышает эффективность ускоренной разведки. 2.2. Совершенствование методики ускоренной разведки газовых месторождений Высоки темпы развития газовой промышленности России обусловливают необходимость сокращения сроков разведки и ускорения подготовки к разарботке гаховых и газоконденсатных месторождений. В связи с этим первостепенное значение приобретают вопросы дальнейшего совершенствования методики ускоренной разведки газовых месторождений, повышения качества исходных данных для проектирования и быстрейшего ввода в эксплуатацию, рациональной разработки залежей. Основной целью разведки газовых, газоконденсатных и газонефтяных месторождений, как и месторождений других полезных ископаемых, является установление их промышленного значения и условий разработки. Важно при этом установить необходимую степень разведанности месторождений, чем и определяются сроки их разведки. Эта задача должна решаться с учетом особенностей разработки газовых и газонефтяных месторождений (залежей), необходимости и возможности ускоренного ввода их в разработку и с учетом оптимальных технико-экономических показателей планируемой разведки и намечаемой разработки этих месторождений. Правильный учет перечисленных факторов позволит провести разведку газовых и газонефтяных месторождений с наименьшими затратами средств и времени и тем самым обеспечить ускоренный ввод их в разработку. Учет факторов ускорения разведки должен осуществляться с самого начала поисково- разведочного процесса и на всех его последующих стадиях, включая опытно- промышленную эксплуатацию. Ускоренная разведка крупных и уникальных газовых месторождений по разреженной сетке скважин с последующей их доразведкой в процессе разработки эксплуатационным бурением позволяет на практике и в сжатые сроки получить все необходимые данные для подсчета запасов газа и обоснованного проектирования разработки. Высокая эффективность в начале применения методики ускоренной разведки крупных месторождений проявилась на примере Медвежьего и Уренгойского месторождений севера Западной Сибири, где эксплуатация сеноманских залежей началась весьма скоро после их открытия. От ускоренного ввода в разработку газовых месторождений хозяйство страны уже получило значительный экономических эффект. Таким образом, широкое применение ускоренных методов разведки позволило резко сократить срок ввода в разработку значительного числа месторождений газа и повысить эффективность их разведки. 2.3. Методика разведки небольших сложнопостроенных газовых залежей (на примере месторождений Западного Предкавказья) Число газовых месторождений с запасами, исчисляемыми единицами миллиардов кубометров, достигает в целом по России нескольких сотен. С целью ускорения ввода в эксплуатацию месторождений в большинстве районов России широко применяются рациональные методы разведки с использованием опытно-промышленной эксплуатации. Одним из основных районов, где наиболее полно представлены небольшие сложнопостроенные месторождения различных типов, которые, как правило, ускоренно вводились в опытно-промышленную эксплуатацию, а к настоящему времени закончены разработкой, является Западное Предкавказье. На примере этого района рассмотрим как положительные, так и отрицательные стороны методики проведения поисково-разведочных работ и доразведки небольших залежей методом опытно-промышленной эксплуатации. При ускоренной подготовке небольших месторождений газа к разработке практикуется разделение этапа разведки на две стадии: оценочную и детализационную (доразведки). На оценочной стадии бурением единичных разведочных скважин осуществляется оперативная подготовка запасов по категории С1 + С2 и выдаются необходимые данные для проектирования опытно- промышленной эксплуатации. На второй стадии, после решения вопроса о вводе месторождения в разработку, без бурения дополнительных разведочных скважин производится его доразведка методом опытно-промышленной эксплуатации для уточнения эксплуатационной характеристики, выяснения особенностей взаимодействия отдельных частей залежей и подсчета запасов по методу падения давления. В ряде газодобывающих районов с развитой сетью магистральных газопроводов (Нижнее Поволжье, Предкавказье и др.) после бурения первых разведочных скважин осуществлен ускоренный ввод в разработку много численных небольших и средних месторождений на базе запасов категории С1 и С2 с проведением их доразведки с помощью опытно-промышленной эксплуатации. Результаты широкого применения опытно-промышленной эксплуатации подтвердили в общем высокую эффективность ее использования как метода доразведки. Однако детальный анализ применения опытно-промышленной эксплуатации газовых месторождений для их доразведки показал, что значительная эффективность достигается в основном только на месторождениях относительно простого геологического строения. В то же время небольшие и средние сложнопостроенные газовые месторождения, несмотря на их ускоренный ввод в разработку через опытно-промышленную эксплуатацию, продолжают доразведываться с помощью дополнительных разведочных скважин, причем возможности опытно-промышленной эксплуатации как метода доразведи практически не используются. Последнее приводит к существенной из переразведанности и очень низкой эффективности геологоразведочных работ, а эксплуатация сложнопостроенных месторождений характеризуется низкими показателями разработки. В Западном Предкавказье накоплен значительный опыт по ускоренной разведке небольших и средних месторождений газа сложного строения путем совмещения этапов детальной разведки и опытно-промышленной эксплуатации. За последнее время с помощью опытно-промышленной эксплуатации ускоренно введено в разработку большое количество газовых месторождений. При этом опытно-промышленная эксплуатация большинства сложнопостроенных небольших месторождений в районе проводилась в основном без решения задач их доразведки. В результате после завершения опытно-промышленной эксплуатации лишь в редких случаях был получен достаточных объем информации для более или менее уверенного решения вопроса о продуктивной характеристике и запасах этих месторождений. Сложность продуктивного разреза, низкое качество сейсмоосновы и стремление разведочных организаций в этих условиях добиться прироста запасов газа промышленных категорий обусловили размещение на небольших месторождениях значительного числа оконтуривающих разведочных скважин даже после ввода их в разработку. Такой подход к доразведке небольших сложнопостроенных месторождений газа в Западном Предкавказье привел к существенной переразведанности всех их при низкой эффективности разведочных работ. Начиная с 1966 г. в Западном Предкавказье ускоренным способом вводились в разработку практически все вновь открываемые месторождения газа. Эти небольшие месторождения характеризовались значительными глубинами залегания продуктивных горизонтов (до 4600 м на Кузнецовском месторождении), сложными сейсмогеологическими условиями, сильно выраженной неоднородностью продуктивного разреза, аномальным залеганием газа и воды, упруговодонапорным режимом выработки и т.д. Газоносность таких месторождений была связана с альб-аптским терригенным комплексом нижнего мела (большая часть), а также с терригенными отложениями верхней (Юбилейное) и средней юры (Кузнецовское). Залежи газа приурочены к ловушкам структурного (Митрофановское, Ловлинское), литологического (Самурское), стратиграфического, гидродинамического (Соколовское) и комбинированного (Кавказское) типов. Площадь газоносности рассматриваемых месторождений района колеблется от 2,8 км2 (Двубратское) до 17,3 км2 (Усть-Лабинское). На месторождениях вскрыто от одного (Ладожское) до пяти (Юбилейное) продуктивных горизонтов. Несмотря на низкое качество подготовки площадей геофизическими методами значительная часть мелких месторождений района открыта первыми поисковыми скважинами. После получения фонтана газа на площади начиналось бурение разведочных скважин. Освоение почти всех рассматриваемых небольших месторождений района происходило в три стадии: поисковую, разведочную-оценочную и разведочную- детализационную (опытно-промышленная эксплуатация), причем стадия доразведки (датализационная) на месторождениях часто неоправданно затягивалась чуть ли не до завершения разработки залежей. После завершения работ поискового этапа (получение промышленного притока газа) на разведочной площади начинались работы оценочного этапа разведки. Разведочные скважины располагались преимущественно по профильной системе. Но при этом расстояние между ними часто было больше самих залежей газа. В результате значительная часть разведочных скважин оказывалась за контуром газоносности. Так, на Митрофановском месторождении, открытом первой поисковой скважиной, для оконтуривания залежи было пробурено еще пять скважин, из которых лишь одна оказалась продуктивной, а четыре попали за контур газоносности. В последующем для доразведки этого месторождения было пробурено еще семь разведочных скважин. Анализ методики работ по ускоренному освоению небольших сложнопостроенных газовых месторождений Западного Предкавказья показал, что в большинстве случаев они вводились в опытно-промышленную эксплуатацию первыми скважинами, давшими продукцию, т.е. при минимальном объеме информации о строении месторождений. Например, Митрофановское месторождение было введено в опытно-промышленную эксплуатацию, когда на нем было пробурено в общей сложности шесть поисково-разведочных скважин, в том числе две продуктивных. 4 Заключение Значение нефтегазовой отрасли в народном хозяйстве страны огромно. Практически все отрасли промышленности, сельское хозяйство, транспорт, медицина и просто население страны на современном уровне развития потребляют нефть, природный газ и нефтепродукты. При этом, потребление их внутри страны из года в год возрастает. Перспективы развития нефтегазового комплекса связаны с огромными потенциальными ресурсами нефти и газа, которые залегают в недрах и еще не разведаны. К ним относятся большие площади перспективных земель, как в пределах суши, так и на акваториях, где имеются предпосылки для обнаружения значительных скоплений нефти и газа. Это относится и к районам, где давно проводится добыча УВ, и к тем, где поисковые работы практически не проводились. Среди первых находятся Урало- Поволжье, Тимано-Печора, Западная Сибирь, Предкавказье, Прикаспий, Восточная Сибирь, Дальний Восток (Сахалин). В указанных районах сосредоточены еще значительные прогнозные ресурсы нефти и газа, которые необходимо разведать и прирастить запасы УВ в стране в ближайшем будущем. В указанных регионах перспективы поисков новых объектов нефти и газа могут быть связаны: - с выявлением перспективных горизонтов на большой глубине (более 4,5 км); - с поисками и разведкой нефти и газа в карбонатных коллекторах; - с выявлением неструктурных ловушек и поисками залежей УВ на склонах сводовых поднятий и бортах впадин и др. Кроме этого, перспективы обнаружения новых нефтегазовых объектов имеются и в неизученных частях России, где работы вообще не проводились, либо проводились в небольших объемах и не дали положительного результата. К ним относятся, например, центральные районы европейской части России. Здесь имеются впадины земной коры (Московская и Мезенская), выполненные мощной толщей древних отложений. Перспективы нефтегазоносности этих впадин связаны с отложениями венда (протерозой), нижнего и верхнего палеозоя. Перспективы нефтегазоностности связаны также с неизученными частями Восточной Сибири и Дальнего Востока, где возможные продуктивные горизонты могут быть в палеозойских и мезозойских отложениях. К ним относятся, например, Тургузская впадина (глубиной 4 км). Новые открытия могут быть сделаны в арктических акваториях России, на шельфе Баренцева и Карского морей, которые являются геологическим продолжением платформенных частей суши Русской и Западно-Сибирских плит, а последние являются наиболее продуктивными частями России. Список используемой литературы: 1. Зыкин М.Я., Козлов В.А., Плотников А.А. Методика ускоренной разведки газовых месторождений. – М.: Недра, 1984. 2. Мстиславская Л.П. Нефтегазовое производство (Вопросы, проблемы, решения): Учебное пособие. – М.: РГУ нефти и газа, 1999. 3. Нестеров И.И., Потеряева В.В., Салманов Ф.К. Закономерности распределения крупных месторождений нефти и газа в земной коре. – М.: Недра, 1975.

Коллектив учёных института геологии Российской академии наук открыл совершенно новый метод прогноза месторождений углеводородов и других ископаемых, названный термотомографией. Суть метода заключается в формировании трёхмерных моделей распределения тепловых потоков и температур, что дает возможность получить срезы геотермического поля практически на любой глубине и, следовательно, определить тот уровень, на котором имеются подходящие условия для образования углеводородов. Данный метод позволяет прогнозировать локализацию размещения месторождений и их глубину в первом приближении и за счет этого экономить на проведении поисковых работ миллионы долларов.

Идеологически этот способ начали разрабатывать в начале 2000-х. «Хорошо известно, что формирование газа, нефти и газоконденсата происходит при наличии вполне определённых условий, - рассказывает координатор проекта профессор Михаил Хуторской, завлабораторией тепломассопереноса института геологии РАН. - Так, для образования нефти необходим интервал температуры 110-140°С, газа - 150-190°С. Мы решили рассчитать, на каких глубинах имеется этот интервал температур. Согласно этим расчётам мы планировали составить достоверный прогноз залежей нефти, чтобы сказать нефтяникам: «Бурите здесь, пожалуйста, на глубину такую-то. Именно на ней начинается процесс катагенеза (то есть процесс преобразования органики в молекулу углеводорода)».

Тестировать верность своей гипотезы учёные решили в достаточно изученных геотермических районах: в акватории Баренцева моря. Первая построенная 3D-модель, протестированная здесь, показала, что известные углеводородные месторождения локализуются в пределах определенных термических куполов, которые оказались видны на трехмерных моделях. То есть нефть залегала точно в том диапазоне, который был рассчитан для геотермической аномалии.

Точно такое же совпадение получилось и на месторождениях Карского моря, Припятской впадине (здесь эксперименты проводились с коллегами из Белоруссии), Прикаспийской впадине, Северогерманской впадине (тестовые работы проводились совместно с немецкими учеными).

«В результате испытаний мы окончательно поняли, что наш метод годится в качестве поискового признака, - отметил Хуторской. - Если найден термический купол, это может являться признаком больших перспектив нефтегазоносности».

Проанализировав все обнаруженные закономерности, учёные решили заняться отработкой метода на перспективном, но не изученном районе - в акватории моря Лаптевых. Для этой территории была разработана своя 3D-модель, которая показала наличие 2-х термических куполов. Исходя из полученных данных, учёные обозначили район поиска в виде треугольника, в качестве вершин которого выступали остров Столбовой и устья двух рек - Яны и Лены. Согласно меркам нефтяной разведки, стоимость этого прогноза оказалась очень низкой - 300 тысяч рублей.

По словам Хуторского, главное преимущество разработанного коллективом термотомографического метода локализации нефтегазоносности состоит в его экономичности и по трудовым затратам, все о макияже и ресницах в одном месте и по стоимости. Активно используемые в поиске природных ресурсов геофизические методы поиска нефти и газа, например, разные способы сейсморазведки, неплохи для картирования нефтегазоносных структур, но не могут определить, что же находится на указанной глубине - нефть или же просто вода. Они нуждаются в совместном использовании с другими методами, к примеру, с глубинной геотермикой или геоэлектрикой. Использование нового метода дает возможность сэкономить десятки и сотни миллионов рублей за счет уменьшения объёмов буровых работ. Причем термотомография не требует проведения дополнительных измерений, а оперирует данными, имеющимися в мировой информационной базе данных тепловых потоков. Основываясь на этих данных, можно построить термотомографическую модель оценки нефтегазоносности практически для любой территории.

По итогам проведенного исследования российские учёные опубликовали десятки статей в ведущих зарубежных и российских журналах в своей отрасли. Немецкое издательство Springer Verlag оценило одну из этих статей как выдающуюся, поэтому она была включена в годовой обзор по геологии.

Но, как это обычно бывает, метод термотомографии, как и любые новые методы поиска нефти и газа, внедряется в практику не очень активно. На данный момент выполнено 2 хозяйственных договора с производственными организациями, функционирующими в Арктике; заинтересовавшийся поначалу «Лукойл» с ответом не спешит, поэтому пока не ясно, готова ли компания пополнить свой арсенал методов прогнозирования месторождений разработкой отечественных учёных.

Сами исследователи такой ситуацией не удивлены и объясняют низкий интерес к новой методике инерцией мышления руководителей крупных российских нефтяных компаний, которые чаще всего руководствуются простой логикой: чем больше вкладываешь средств, тем больше нефти получишь в итоге. Стимулов внедрять новые технологии у них отсутствуют. Поэтому учёным необходимо заниматься продвижением своего метода, чтобы разработка получила широкое применение на практике.

Поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

Поисково-разведочные работы на нефть и газ включаютвсе виды человеческой деятельности - от прогнозирования нефтегазоносности неизученных территорий и до подсчета запасов УВ в выявленных залежах и месторождениях и подготовкаих к разработке. Поисками и разведкой занимаются специалисты разногопрофиля, включая геологов, геофизиков, геохимиков, гидрогеологов, гидродинамиков, буровиков, химиков, экономистови т.д.

На разных стадиях поисково-разведочного процесса выпол­няется комплекс определенных видов деятельности и исследова­ний с применением современной аппаратуры и оборудования, включая использование ЭВМ и программирования, дешифрирование аэро и космических снимков, бурение скважин различного назначения, испытание пластов на нефть и газ и т.д.

Высокая эффективность поисков и разведки скоплений нефти и газа возможна лишь при условии проведения достаточно научно обоснованных исследований в конкретных перспективных в нефтегазосном отношении районах и областях с учетом общих закономерностей образования и размещения нефти и газа в земной коре. При поисках и разведке нефти и газа важно учитывать экономические знания, а также экологию окружающей среды, состояние промышленности и транспорта в районах предполагаемого проведения поисково-разведочных работ.

В проектах поисков и разведки скоплений нефти и газа вперспективных районах и областях, которые представляют различные геологические организации, дается обоснование экономической целесообразности проведения работ, учитывающее применение наиболее эффективных методов, позволяющих получить максимальный прирост разведанных запасов нефти и газа при минимальных затратах.

Поиски нефти и газа в России и сопредельных странах прово­дятся на суше и в море (на континентальном шельфе), при этом технология поисково-разведочных работ в том и другом случаях существенно различается. Однако, притом, что бурение и разведка в море представляют большие трудности по сравнению с аналогичными работами на суше, в ряде случаев даже в континен­тальных условиях бывают большие проблемы. Так, технические сложности и большие издержки производства возникают при освоении скоплений УВ на большой глубине (более 5 км), а также - под мощной толщей каменной соли, как в Прикаспийском регионе (и то, и другое вместе).

В проектах поисков и разведки скоплений нефти и газа, поми­мо технологической части, где изложены задачи, виды, объем и методика проведения всех работ, имеются экологическая и экономическая части, предусматривающие проведение мероприятий по охране недр и окружающей среды, а также оценивающие геолого-экономическую значимость проектируемых работ. После обсуждения и утверждения проектов выделяются материально-технические, трудовые и другие ресурсы на проведение геологоразведочных работ на нефть и газ.

По окончании поисково-разведочного процесса проводится на­учная обработка всей полученной информации, выполняется подсчет запасов УВ, составляется геологический отчет. В результате определяется степень выполнения проекта и дается оценка гео­логической эффективности проведенных поисково-разведочных работ, а затем рассчитываются экономические показатели.

Поиски и разведку нефти и газа, а также разработку их скоп­лений проводят различные организации, большинство из которых в последние годы преобразовались в акционерные общества(АО), например, в Тюменской области Западной Сибири: ОАО «Роснефть-Пурнефтегаз», ОАО «Сургутнефтегаз», ОАО «ЛУКОЙЛ-Когалымнефтегаз» и др.

Таким образом, геологоразведочный процесс, связанный с поисками и разведкой скоплений нефти и газа, состоит из комплекса работ, которые должны обеспечить открытие месторождения УВ, его геолого-экономическую оценку и подготовку к разработке.

При этом обязательно проводится геологическое изучение недр, которое предусматривает рациональное использование средств, отпущенных государством, АО или другими заказчиками работ. К сожалению, при производстве геологоразведочных работ на нефть и газ в ряде случаев наносится существенный урон окружающей среде, при этом, страдают не только природа, животный и растительный мир, но и сельскохозяйственные угодья, а также люди, непосредственно участвующие в поисково-разведочных работах, проживающие в районах открытых месторождений нефти и газа. Так, освоение богатств Западной Сибири и направление поисковых работ все дальше на север в районы тундры принесли осложнения в жизнь северных народов, занимающихся оленеводством, из-за поиска новых пастбищ и т.д. Или другой пример - Астраханский газоконденсатный объект в Прикаспийском регионе, где газ имеет высокое содержание сернистых соединений, что, конечно, отрицательно влияет на проживающих и работающих там людей.

Поэтому, успешное выполнение поисково-разведочных работ на нефть и газ должно предусматривать комплекс необходимых попредупреждению заражения земли, воздуха и водных источников, а также леса, сельхозугодий и других элементов окружающей среды. Соблюдение экологических норм необходимо при проведении всех видов человеческой деятельности, включая поиски, разведку и разработку углеводородного сырья.

Поисково-разведочный процесс на нефть и газ включает в себя три последовательных этапа: региональный, поисковый и разведочный, каждый из которых подразделяется на две стадии

. Региональный этап проводится в неизученных и слабоизученных регионах или их частях, а также при поисках скоплений УВ в глубокозалегающих малоизученных частях разреза, например, под каменной солью на глубинах более 4 км, как в Прикаспийском регионе.

На стадии прогноза иефтегазоносностипроводится изучение литолого-стратиграфических комплексов разреза отложений, выделение структурных этажей, проводится изучение основных этапов тектонического развития исследуемой территории и текто­ническое районирование. Следовательно, на этой стадии устанавливаются основные черты геологического строения и геологической истории. Затем проводится выделение нефтегазо-перспективных горизонтов и зон возможного нефтегазонакопления. Далее проводятся качественная и количественная оценки перспектив нефтегазоносности, а также выбор основных направлений и первоочередных объектов дальнейших исследований.

На следующей стадии оценки зон нефтегазонакопления уточняется нефтегазогеологическое районирование, выделяются наиболее крупные ловушки, например, валообразные поднятия, с которыми могут быть связаны зоны нефтегазонакопления. Проводится количественная оценка перспектив нефтегазоносноети, и выбираются районы и первоочередные объекты (региональные ловушки) для проведения поисковых работ.

Поисковый этап наступает, когда полностью закончен региональный этап и проведено геологическое обоснование к выполнению поисковых работ на нефть и газ на выявленной перспективной региональной ловушке. В ней можно открыть зону нефте-газонакопления, включающую ряд месторождений нефти и газа в пределах отдельных площадей - локальных поднятий или других локальных ловушек, осложняющих региональную ловушку. Поисковый этап подразделяется на две стадии, причем первая из них делится в свою очередь на две подстадии.

Стадия выявления и подготовки объектов к поисковому бурению делится на подстадии: 1 - выявление объектов и подстадию 2 - подготовка объектов. На первой подстадии выявляются условия залегания и параметры перспективных пластов, а также наиболее перспективные локальные ловушки (объекты, площади), выбираются первоочередные объекты и проводится их подготовка к поисковому бурению. К примеру, если региональный ловушкой является вал, то выбираются наиболее крупные и хорошо подготовленные к бурению локальные структуры (антиклинали, купола), среди которых намечается очередность их подготовки к поисковому бурению. Наиболее подготовленными к бурению структурами считаются такие, которые по данным полевых геофизических исследований достаточно четко определены в размерах (длина, ширина, амплитуда), конфигурация и сводовая часть структуры, а также положение структурных осложнений (разломов и др.), если выявлена сложная структура.

К крупным ловушкам относятся поднятия площадью 50-100 км 2 и более, к средним - 10-50 км 2 , к мелким - до 10 км 2 . При этом в качестве первоочередных выбирают структуры, ресурсы которых превышают запасы среднего в районе месторождения. Кроме этого, на очередность ввода структур в поисковое бурение влияют и экономические показатели (близость к месторождениям, трубопроводам, отдаленность от баз глубокого бурения, глубина залегания продуктивных пластов, качество УВ и др.). На второй подстадии проводятся: детализация выявленных перспективных ловушек; выбор объектов и определение очередности их ввода в поисковое бурение; количественная оценка ресурсов УВ на объектах, подготовленных к поисковому бурению; выбор мест заложения поисковых скважин на подготовленных объектах.

На стадии поиска месторождений (залежей) основной целью является открытие скоплений УВ: открытие месторождения или выявление новых залежей в неизученной части разреза в пределах месторождений, находящихся в разведке. В комплекс задач, решаемых на данной стадии, входят: выявление продуктивных пластов-коллекторов, перекрытых непроницаемыми слоями (покрышками); определение параметров пластов; опробование и испытание продуктивных горизонтов и скважин; получение промышленных притоков нефти и газа; определение коллекторских свойств пластов и физико-химических свойств флюидов (нефти, газа, конденсата, воды); оценка запасов УВ открытых залежей; выбор объектов для проведения детализационных и оценочных работ.

Разведочный этап является завершающим в геологоразведочных работах на нефть и газ. Разведка проводится на площадях, где получены промышленные притоки нефти и газа. Целью разведочных работ является оценка открытых скоплений нефти и газа и подготовка их к разработке.

На первой стадии разведки (оценка месторождений или залежей) проводится следующее: определение параметров залежей и месторождений для установления их промышленной значимости; подсчет запасов УВ залежей и месторождений; выбор объектов и этажей разведки; определение очередности опытно-промышленной эксплуатации и подготовки объектов к разработке.

На следующей стадии разведки (подготовка местоскоплений или залежей к разработке) основными задачами являются: геометризация залежей УВ; оценка достоверности значений коллекторских свойств продуктивных пластов и подсчетных параметров для расчета запасов и составления технологической схемы разработки для нефтяного объекта или схемы опытно-промышленной эксплуатации газового объекта; подсчет запасов УВ и определение коэффициента извлечения (нефтеотдачи); доизучение залежейи месторождений в процессе разработки.

При поисках и разведке нефти и газа используются в комплек­се различные методы исследований, включая: геологические, геофизические (полевые и скважинные), геохимические, гидрогеологические, геотермические, гидродинамические, дистанционные, геоморфологические, математические методы, применение ЭВМ и программирования. Поэтому, в поисково-разведочном процессе участвуют различные специалисты: геологи, буровики, геофизики, геохимики, гидрогеологи, гидродинамики, математики и другие.

Основными видами исследований считаются геофизические исследования

В настоящее время используется четыре основных геофизических метода

исследований: сейсмический, гравиметрический, магнитный и электрический.

Сейсморазведка основана на изучении особенностей распространения упругих колебаний в земной коре. Упругие колебания (или, как их еще называют, сейсмические волны) чаще всего вызываются искусственным путем.Сейсмические волны распространяются в горных породах со скоростью от 2 до 8 км/с - в зависимости от плотности породы: чем она выше, тем больше скорость распространения волны.На границе раздела двух сред с различной плотностью часть упругих колебаний отражается и возвращается к поверхности Земли. Другая же часть преломляется, одолевает границу раздела и уходит в недра глубже – до новой поверхности раздела. И так до тех пор, пока окончательно не затухнут.

Отраженные сейсмические волны, достигнув земной поверхности, улавливаются специальными приемниками и записываются на самописцы. Расшифровав графики, сейсморазведчики устанавливают потом границы залегания пород. По этим данным строят карты подземного рельефа.

Рис.28 Схема проведения сейсморазведки

Такой метод отраженных волн был предложен советским геологом В.С.Воюцким в 1923 году и получил широкое распространение во всем мире. В настоящее время, наряду с этим методом, используют также и корреляционный метод преломленных волн. Он основан на регистрации преломленных волн, образующихся при падении упругой волны на границу раздела под некоторым, заранее рассчитанным критическим углом. Используются в практике сейсморазведочных работ и другие способы. Раньше в качестве источника упругих колебаний чаще всего использовали взрывы. Теперь их стали заменять вибраторами. Вибратор можно установить на грузовик и за рабочий день обследовать достаточно большой район. Кроме того, вибратор позволяет работать в густонаселенных районах. Взрывы наверняка потревожили бы жителей близлежащих домов, а вибрации можно подобрать такой частоты, что они не воспринимаются человеческим ухом.Единственный недостаток этого способа – малая глубина исследований, не более 2-3 километров. Поэтому для более глубинных исследований применяют преобразователь взрывной энергии. Источником волн здесь по существу остается тот же взрыв. Но происходит он уже не в почве, как раньше, а в специальной взрывной камере. Взрывной импульс передается на грунт через стальную плиту, а вместо взрывчатки часто используют смесь пропана с кислородом. Все это, конечно, позволяет намного ускорить процесс зондирования недр.

Гравиметрический метод основан на изучении изменения силы тяжести в том или ином районе. Оказывается, если под поверхностью почвы находится горная порода малой плотности, например каменная соль, то и земное тяготение здесь несколько уменьшается. А вот плотные горные породы, такие, как, например, базальт или гранит, напротив, увеличивают силу тяжести.

Эти изменения устанавливает специальный прибор – гравиметр. Один из его простейших вариантов – грузик, подвешенный на пружине. Тяготение увеличивается – пружина растягивается; это фиксируется указателем на шкале. Тяготение уменьшается, пружина соответственно сокращается. А каким образом на земное тяготение влияют залежи нефти и газа? Нефть легче воды, и породы, насыщенные нефтью или ее непременным спутником - газом, имеют меньшую плотность, чем если бы в них помещалась вода. Это фиксируется гравиметром. Однако, подобные гравитационные аномалии могут быть вызваны и другими причинами, например залеганием пластов каменной соли, как мы уже говорили. Поэтому гравиразведку обычно дополняют магниторазведкой.

Наша планета, как известно, представляет собой огромный магнит, вокруг которого расположено магнитное поле. И на это поле могут эффективно влиять среди всего прочего и горные породы, залегающие в данном районе. Например, месторождения железной руды бывали открыты вследствие того, что пилоты пролетавших здесь самолетов удивлялись странному поведению магнитной стрелки? Ныне этот принцип используется и для поисков других видов полезных ископаемых, в том числе нефти и газа.

Дело в том, что в нефти очень часто содержатся примеси металлов. И, конечно, присутствие металла ощущается, правда не «магнитной стрелкой», а современными высокочувствительными приборами - магнитомерами. Они позволяют прощупать земные недра на глубину до 7 километров

Еще один геофизический метод поиска полезных ископаемых-электроразведка разработан в 1923 году во Франции и находит применение и по сей день. Собственно, это разновидность магнитной разведки с той лишь разницей, что фиксируется изменения не магнитного, а электрического поля.
Поскольку естественное электрическое поле на Земле практически отсутствует, то его создают искусственно, при помощи специальных генераторов и зондируют с их помощью нужный район. Обычно горные породы представляют собой диэлектрики, то есть их электрическое сопротивление велико. А вот нефть, как мы уже говорили, может содержать металлы, которые являются хорошими проводниками. Снижение электрического сопротивления недр и служит косвенным признаком присутствия нефти.

В последние годы все шире стал применяться еще один способ – электромагнитная разведка при помощи магнитогидродинамических (МГД) генераторов. Электромагнитным волнам стали доступны глубины от нескольких километров, когда ведутся поиски полезных ископаемых; до сотен километров, если речь заходит об общих исследованиях земной коры.
Сердцем современного МГД-генератора является ракетный двигатель, работающий на порохе. Но порох этот не совсем обычный: электропроводимость создаваемой им плазмы по сравнению с обычным ракетным топливом в 16000 раз выше. Плазма проходит через МГД-канал, расположенный между обмотками магнита. По законам магнитодинамики в движущейся плазме возникает электрический ток, который, в свою очередь, возбуждает электромагнитное поле в специальном излучателе - диполе. С помощью диполя и происходит зондирование Земли.
Всего за несколько секунд МГД-установка развивает мощность в десятки миллионов Вт. И при этом обходится без громоздких систем охлаждения, которые были бы неизбежны при использовании традиционных источников излучения. Да и сама установка в несколько раз легче других видов электрогенераторов.
Впервые эффективность МГД-установки была проверена в конце 70-х годов в Таджикистане. Тогда в районе хребта Петра I ученые провели первые опыты по МГД-зондированию, стараясь уловить признаки приближающегося землетрясения. Сигналы мощной 20-мегаваттной установки «Памир-1» регистрировались на расстоянии до 30 километров от нее. Немного позднее МГД-установки были использованы для поиска нефтяных и газовых месторождений. Для начала был выбран достаточно известный нефтяной район - Прикаспийская низменность. Благодаря МГД-зондированию появилась еще одна возможность не только определить наличие нефтегазоносных слоев, но и четко оконтуривать месторождения. А ведь обычно для этого приходится бурить несколько дорогостоящих скважин.
Получив первые достоверные сведения о надежности МГД-способа, ученые не стали ограничиваться только разведкой в Прикаспийской низменности. Новый способ геофизической разведки недр был использован на Кольском полуострове, на шельфе Баренцева моря - в районах, имеющих мощные пласты осадочных пород, в которых обычно и прячется нефть. Анализ полученных данных показал, что залегание нефти здесь вполне вероятно.

Геофизических методов имеют на вооружении нефтеразведчики много. Однако, ни один из методов не дает стопроцентного указания на присутствие нефти. Вот и приходится использовать их в комплексе. Для начала обычно проводят магнитную разведку. Потом дополняют ее данными гравиметрии. Затем в ход идут методы электро- и сейсморазведки. Но даже этого зачастую бывает недостаточно для точного ответа. Тогда геофизические методы дополняют геохимическими и гидрогеологическими исследованиями.
Среди геохимических методов в первую очередь надо отметить газовую, люминисцентно-битуминологическую и радиоактивную съемки.

Газовая съемка была разработана в 1930 году. Было замечено, что вокруг любой залежи образуется как бы легчайший туман – так называемый ореол рассеяния. Углеводородные газы по порам и трещинам пород проникают из глубины Земли к поверхности, при этом растет их концентрация в почвенных водах и верхних слоях породы. Взяв пробу грунта и почвенных вод, нефтеразведчик с помощью чувствительного газоанализатора устанавливает повышенное содержание углеводородных газов, что и является прямым указателем близкого местоположения залежи.
Правда, чтобы такой способ работал достаточно надежно, необходимы приборы высочайшей чувствительности – они должны надежно обнаруживать один атом примеси среди десяти или даже ста миллионов других! Кроме того, как показывает практика, газовые аномалии могут быть смещены по отношению к залежи или же просто указывать на мелкие месторождения, не имеющей промышленной ценности.
Поэтому данный метод стараются дополнять, например, люминисцентно-битуминологической съемкой. Ее принцип основан вот на каком природном явлении. Над залежами нефти увеличено содержание битумов в породе. И если пробу породы подставить под источник ультрафиолетового света, то битумы тотчас начинают светиться. По характеру свечения, его интенсивности определяют тип битума и его возможную связь с залежью.

Радиационная съемка основана на другом природном феномене. Известно, что в любом районе имеется так называемый радиоактивный фон - небольшое количество радиации, обусловленное воздействием на нашу планету космического излучения, наличием в ее недрах радиоактивных трансурановых элементов и т.д. Так вот, специалистам удалось обнаружить интересную закономерность: над нефтяными и газовыми залежами радиоактивный фон понижается. Например, для месторождений Южного Мангышлака такое понижение равно 1,5 – 3,5 мкКи/час. Такие изменения достаточно уверенно регистрируются существующими приборами. Однако этот метод находит пока ограниченное применение.

Классические методы разведки очень дороги: их среднемировая стоимость на поисковом этапе составляет 3000-5000 долларов на 1 км 2 Поэтому применяются другие, например геоморфологические методы разведки.

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.