Методы поиска и разведки месторождений нефти и газа

метки: Месторождение, Работа, Состав, Разведочный, Стадий, Разведка, Бурение, Горизонт

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).

	Год		Год
Канада	1857	Алжир	1880
ФРГ	1859	Куба	1880
США	1859	Франция	1881
Италия	1860	Мексика	1882
Румыния	1861	Индонезия	1885
Россия	1864	Индия	1888
Япония	1872	Югославия	1890
Польша	1874	Перу	1896

1. Поиск и разведка нефтяных и газовых месторождений

1. 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.

А) 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.

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.

Б) Геофизические методы

К геофизическим методам относятся сейсморазведка, электроразведка и магниторазведка.

Сейсмическая разведка основана на использовании закономерностей распространения в земной коре искусственно создаваемых упругих волн. Волны создаются одним из следующих способов:

1) взрывом специальных зарядов в скважинах глубиной до 30 м;

2) вибраторами;

3) преобразователями взрывной энергии в механическую.

Скорость распространения сейсмических волн в породах различной плотности неодинакова: чем плотнее порода, тем быстрее проникают сквозь нее волны. На границе раздела двух сред с различной плотностью упругие колебания частично отражаются, возвращаясь к поверхности земли, а частично преломившись, продолжают свое движение вглубь недр до новой поверхности раздела. Отраженные сейсмические волны улавливаются сейсмоприемниками. Расшифровывая затем полученные графики колебаний земной поверхности, специалисты определяют глубину залегания пород, отразивших волны, и угол их наклона.

Электрическая разведка основана на различной электропроводности горных пород. Так, граниты, известняки, песчаники, насыщенные соленой минерализованной водой, хорошо проводят электрический ток, а глины, песчаники, насыщенные нефтью, обладают очень низкой электропроводностью.

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.

В) 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 15…16 %, 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.

Г) 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.

1.2 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 км ² , 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.

1.3 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».

Тип экрана	Положение залежей по типу экрана
	По простиранию	По падению	По восстанию	Со всех сторон	По простиранию и падению	По простиранию и восстанию	По падению и восстанию	Сложное
Литологический	+	+	+	+	+	+	+	+
Литолого-стратиграфический	+	+	+	+	+	+	+	+
Тектонический (разрывные нарушения)	+	+	+	+	+	+	+	+
Литолого-денудационный	+	+	+	+	+	+	+	+
Соляной шток	—	—	+	—	—	—	—	+
Глинистый шток	—	—	+	—	—	—	—	+
Экранированные водой залежи	+	+	+	+	+	+	+	+
Смешанный	+	+	+	+	+	+	+	+

1.4 Проблемы при поисках и разведке нефти и газа, бурение 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 спряжено со значительно большими затратами, чем при бурении на меньшую глубину.

2. В последние годы возникли более сложные условия для проведения бурових 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 горизонтальних 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.

7. 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.

2. Разведка нефтяных месторождений

Разведочные работы глубоким бурением на разрабатываемых площадях позволяют решить две основных задачи:

1) разведку нефтяного месторождения в целом с охватом всех нефтяных горизонтов, участвующих в его строении;

2) оконтуривание уже разрабатываемых горизонтов. Разведочные скважины, заложенные для выполнения первой задачи, в основном, должны ответить на вопрос, имеются ли новые горизонты, залегающие ниже уже известных. Задачи второй категории скважин состоят в определении контура нефтеносности уже разрабатываемых горизонтов.

2.1 Разведка новых нефтеносных горизонтов, налегающих ниже эксплуатируемых

Проведение разведочных работ глубоким бурением с целью выяснения наличия предполагаемых нефтеносных горизонтов, залегающих ниже эксплуатируемых, зависит в основном от общих геологических условий нефтеносной области, изученности ее геологического разреза и оценки ее перспектив. Основное значение имеет степень изученности разведуемого района в геологическом отношении. Одно дело, когда разведочные работы ведутся в таких районах, как Апшеронский полуостров, где разрез достаточно изучен, и другое дело, когда работы ведутся в районах, где о наличии нефтеносных горизонтов, залегающих ниже разрабатываемых, можно судить лишь на основании общих геологических соображений и предположений. Если разведочные работы ведутся в различных условиях (как на разрабатываемых, так и на новых площадях), то степень вероятности обнаружения горизонтов также различна. Поэтому число разведочных скважин и вместе с тем объем капиталовложений, потребных для решения этой задачи, зависят от изученности разведуемых районов, Если разведочные скважины бурятся на разрабатываемых площадях, то рекомендуется проводить их на наиболее глубокий и наиболее богатый, по предполагаемой оценке, горизонт. Другими словами, разведку необходимо строить по системе „снизу вверх». Промышленную оценку всех вскрытых горизонтов, расположенных выше проектного, следует устанавливать по возможности путем возврата. Для примера применения указанной системы можно привести разведку нижнего отдела продуктивной толщи месторождений Кала, Сураханы и др. на Апшеронском полуострове. Известно было, что нефтяные объекты, встреченные в этих месторождениях, давно разрабатывались на Балахано-Сабунчино-Раманинской площади. Поэтому разведочные скважины на указанных месторождениях закладывались последовательно на все более глубокие горизонты нижнего отдела продуктивной толщи, сначала НКП, затем ПК, а вышележащие горизонты нижнего отдела опробовались или путем возврата, или проводкой ограниченного числа скважин. Другое дело, когда разведочные скважины закладываются на участках, о предполагаемой нефтеносности которых можно судить только по общим геологическим соображениям. В этом случае для изучения разреза и установления наличия нефтегазоносных пластов необходимо проводить ограниченное число чисто поисковых скважин. В таких скважинах для полного изучения разреза необходимо, наряду с комплексом косвенных методов исследования, проводить сплошной отбор образцов пород. При определении числа и размещения разведочных скважив вопрос разрешается индивидуально, применительно к данному конкретному месторождению. Решающими факторами при этом являются: размеры площади месторождения, типы и формы залежей, обеспеченность подготовленными фондами скважино-точек для эксплуатационного бурения. Размеры разведуемой площади существенно влияют на число поисковых или разведочных скважин. Если разведуемая площадь велика, то скважин потребуется больше. Типы и формы залежей определяют систему и порядок размещения разведочных скважин на поверхности. Так, для узких залежей (например, приуроченных к моноклиналям) требуется меньше скважин, чем для залежей на крупных антиклинальных складках. И наконец, как было указано выше, на количество разведочных скважин существенное влияние оказывает наличие подготовленных для эксплуатационного бурения скважино-точек. В частности, если промысел обеспечен на 2—3 года эксплуатационными точками, то количество разведочных скважин принимается минимальным. При недостатке подготовленных фондов поисковая разведка на новые глубокие горизонты, ведущаяся в нормальных условиях небольшим числом скважин, вместе с тем вынужденно превращается и в оконтуривающую, позволяющую не только обнаружить новые нефтеносные горизонты ниже известных, но и быстро определить площадь, где возможно немедленно развернуть эксплуатационное бурение.

2.2 Разведка и оконтуривание разрабатываемых нефтеносных горизонтов и свит

Как указывалось выше, перед оконтуривающими скважинами стоит задача определения местоположения контуров нефтеносности уже разрабатываемых горизонтов. Следует отметить, что нередко эти скважины могут выявлять нефтеносность отдельных тектонических или литологических полей, отделенных от основной залежи в результате тектонических нарушений или литологических изменений пород. Из сказанного следует, что разведка нефтеносных горизонтов, частично находящихся в разработке, делится на две части:

1) оконтуривающая разведка с целью определения места точек для новых эксплуатационных скважин;

2) поисковая разведка для выяснения нефтеносности отдельных тектонических полей или участков, обособленных в результате литологической изменчивости пород или тектонических нарушений. Как правило, залежи нефти приуроченные к сбросовым и подобным им структурам, а также некоторые залежи стратиграфического и литологического типов, вытянутые сравнительно узкими полосами, оконтуриваются по профильной системе путем последовательного бурения по линиям поперечных профилей, идя от скважин, уже давших нефть из оконтуриваемого пласта. Залежи нефти, приуроченные к широким антиклинальным структурам, можно оконтуривать, располагая разведочные скважины вниз по падению от разрабатываемой площади пласта и спускаясь на крылья, т. е. строить разведку по кольцевой системе с последовательным наращиванием все новых и новых колец разведочных скважин на том или ином расстоянии от разрабатываемого участка пласта.

Особый случай составляют месторождения, где нефть встречается в стратиграфических или литологических ловушках и залежи ее имеют форму заливов (например, в майкопском районе), где нефтеносные пласты выклиниваются как вверх по восстанию, так и по простиранию. В этих случаях применяется система заложения профилей вначале по простиранию, а затем, после, обнаружения промышленной нефти, вкрест простирания для определения площади нефтеносности каждого, залива и нахождения контура водоносности ниже по падению. Ь тех месторождениях, где нефть встречается в пластах, отличающихся большой изменчивостью литологического состава и мощности, оконтуривающие разведочные скважины при больших площадях распространения залежи следует закладывать на небольшом расстоянии от эксплуатируемых скважин. При этом число скважин, как правило, бывает большим. Опыт показывает, что если площадь распространения нефтеносного горизонта велика, то разведочные работы делятся на 2 этапа. В первом этапе определяются общие размеры залежей нефтеносного горизонта и выясняются в первом приближении запасы нефти. На этом этапе бурение разведочных скважин задается на большом расстоянии друг от друга. После выяснения площади залежи нефти в данном горизонте приступают к проектированию его разработки и устройства будущих промыслов. Одновременно продолжается второй этап оконтуривания, при котором разведочные скважины, получившие название оценочных, бурят в промежутках между ранее пробуренными, с целью уточнения местоположения контуров нефтеносности и выяснения мощности коллекторских свойств и нефтенасыщенности пласта. Следует отметить, что оконтуривающие разведочные скважины должны установить как контур нефтеносности, так и контур газонасыщенности пласта со стороны газовой шапки (при наличии последней).

Поисковая разведка отдельных тектонически обособленных полей или участков, отделенных от разрабатываемых в результате литологической изменчивости пластов, может быть успешно проведена только в том случае, если разведываемый участок достаточно изучен в геологическом отношении и после того, как установлены закономерности в распределении и характере тектонических нарушений, в изменении мощности и литологии пластов и т. д.

2.3 Обоснование заложения оконтуривающих разведочных скважин

Для обоснования заложения оконтуривающих разведочных скважин необходимо представить в вышестоящие геологические учреждения следующие данные:

1) общую характеристику (в виде краткого описания) начальных контуров нефтеносности в данной части структуры. Здесь же должно быть указано, следуют ли контуры нефтеносности изогипсам структурной карты, каково влияние нарушений на местоположение контуров, имеет ли место резкий или постепенный переход нефтяной части в водяную и т. д. Кроме того необходимо представить структурную карту всего месторождения с показанием разведанных контуров его нефтеносности. При этом должны быть указаны границы площади, возможной к расширению в результате дальнейшей разведки. Необходимо также представить несколько кароттажных профилей, проведенных поперек контура в различных его частях. Под каждой кароттажной диаграммой наносятся основные данные по опробованию скважин;

2) выкопировку из плана участка, где предполагается закладка разведочных скважин со структурной картой, на которой должны быть указаны известные контуры нефтеносности данного горизонта и всех вышележащих. На выкопировку из плана должны быть нанесены все промысловые постройки и сооружения дороги и т. д.;

3) профиль, проходящий через скважины, расположенные на разрабатываемом участке, и разведочные;

4) проектный технический разрез разведочной скважины с указанием ее конструкции, высоты подъема цемента и т. д. Здесь же необходимо указать возможность использования этой скважины, как нагнетательной, наблюдательной, пьезометрической или для эксплуатации вышележащих горизонтов, при отрицательных результатах опробования горизонта, для которого ведется оконтуривание;

5) описание кароттажной характеристики и литологии пород разведываемого горизонта по данным эксплуатационных скважин, расположенных поблизости к проектируемой разведочной. Кроме того, по данным эксплуатации скважин, должны быть приведены соображения — далеко или близко проходит контур водоносности;

6) дата начала и окончания разведочной скважины, предполагаемый способ эксплуатации, а также необходимое оборудование для бурения и начала эксплуатации;

7) увязка закладки новой скважины с предыдущей разведкой данного горизонта и с дальнейшим планом его разведки.

Необходимо отметить, что все указанные выше материалы должны свидетельствовать о том, что выбранное местоположение данной скважины является наиболее благоприятным для выявления контура нефтеносности.

2.4 Обоснование заложения разведочной скважины для опробования разрабатываемых горизонтов на новых участках

нефть газ залежь скважина

Эта группа разведочных скважин отличается от первой тем, что по имеющимся данным разведываемые ими участки не представляют непосредственного продолжения нефтяной залежи, эксплуатирующейся в данном горизонте.

Обоснованием для заложения таких скважин является следующее:

1) общая характеристика первоначальных контуров нефтеносности со структурной картой, кароттажными профилями и сведениями по опробованию;

2) дополнительный профиль (кароттажный), доказывающий, что разведываемый данной скважиной участок не представляет непосредственного продолжения уже разведанной нефтеносной площади. Таким образом, этот профиль должен проходить через скважины, расположенные на нефтеносной площади разведываемого горизонта, далее — через скважины, которые доказывают, что между участками, где закладывается новая скважина, и нефтеносной полщадью имеется водоносная площадь или зона, лишенная нефтесодержания и, наконец, через проектную скважину. На этом профиле должны быть помещены все данные по кароттажным диаграммам, опробованию и эксплуатации изображенных на нем скважин;

3) профиль через проектируемую разведочную точку, с указанием проектной глубины. Если направление этого профиля, показывающего, на какой глубине проектируемая скважина встретит данный горизонт, совпадает с направлением профиля, указанного в предыдущем параграфе, то эти два профиля могут быть объединены;

4) выкопировка из плана участка, на котором проектируется разведочная скважина со всеми данными, указанными выше;

5) обоснование того положения, что, несмотря на наличие показаний о положении контура нефтеносности разведанной залежи данного горизонта, в другой части структуры месторождения возможно приобщить новую нефтеносную площадь, не связанную непосредственно с уже разведанной, и что проектируемое местоположение новой разведочной скважины является наиболее благоприятным по сравнению с каким-либо другим в отношении вскрытия и приобщения такой новой площади;

6) проектируемый технический разрез и другие данные, указанные в п. 4 предыдущего раздела;

7) дата начала бурения и другие данные, указанные в п. 6 предыдущего раздела;

8) увязка проекта закладки новой скважины с ранее проведенной разведкой данного горизонта и с дальнейшим планом его разведки.

2.5 Обоснование закладки разведочной скважины с целью вскрытия и опробования нового нефтеносного горизонта

Учитывая разведанность участка, необходимо представить следующие материалы:

1) если разведываемый горизонт на данном месторождении еще не вскрыт ни одной скважиной, то для обоснования заложения первой разведочной (поисковой) скважины необходимо привести разрез ближайшей скважины или нормальный разрез соседнего месторождения, в котором этот горизонт вскрыт. Рядом приводится разрез наиболее глубокой скважины данного месторождения с параллелизацией уже вскрытых одноименных по обоим разрезам горизонтов. Если же разведываемый новый горизонт уже вскрыт одной или несколькими скважинами данного месторождения, то на чертеже даются разрезы всех этих скважин, а также ближайшей из них соседнего месторождения с указанием главнейших обстоятельств вскрытия и опробования разведываемого горизонта;

2) если разведываемый горизонт не вскрыт ни на данном месторождении, ни по соседству, то приводятся соображения, доказывающие, что такой горизонт будет встречен;

3) должна быть дана структурная карта (в крупном масштабе) по наиболее глубокому из уже разведанных горизонтов с нанесением на нее контуров нефтеносности по вышезалегающим горизонтам;

4) должно быть приведено соотношение контуров нефтеносности разведываемого горизонта и вышезалегающих на соседнем геологически сходном месторождении, где этот горизонт уже разведан и разрабатывается, а также дано-освещение вопроса о возможности наличия газовой шапки (судя по соседнему месторождению) в разведываемом горизонте;

5) приводятся геологические профили через проектируемую» точку, определяющие местоположение и проектную глубину закладываемой разведочной скважины;

6) прилагается выкопировка из плана участка, на котором проектируется заложение разведочной скважины со всеми данными, указанными в п. 2, для оконтуривающих скважин;

7) составляется проектный технический разрез проектируемой скважины (см. п. 4 для категории оконтуривающих скважин).

Здесь же следует указать, какие специфические трудности могут встретиться при бурении закладываемой скважины ниже известных горизонтов (возможность газовых выбросов, обвалов и т. д.);

8) определяется дата начала и конца бурения и приводятся данные, указанные в п. 6 для категории оконтуривающих скважин;

9) следует увязать проект закладки новой разведочной скважины с ранее произведенной разведкой данного горизонта и дальнейшим планом его разведки.

На основании указанных выше материалов надо обосновать возможность вскрытия нового нефтеносного горизонта на данном месторождении и доказать, что та часть структуры, на которой проектируется заложение разведочной скважины, является наиболее благоприятной в отношении поисков и вскрытия разведываемого горизонта в его нефтеносной части. Имея все перечисленные данные, подтверждающие целесообразность закладки проектной скважины, составляем специальный акт, который утверждается руководителями нефтепромысловых управлений, объединений.

3. Методика ускоренной разведки газовых месторождений

3.1 Основные положения ускоренной разведки и ввода в эксплуатацию газовых месторождений

А) 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.