Разведка и добыча нефти в россии. Реферат: Поиск и разведка нефтяных и газовый месторождений
5.8. Методы поиска и разведки нефтяных и газовых месторождений
Целью поисково-разведочных работ является выявление, оценка запасов и подготовка к разработке промышленных залежей нефти и газа.
В ходе поисково-разведочных работ применяются геологические, геофизические, гидрогеохимические методы, а также бурение скважин и их исследование.
Геологические методы
Проведение геологической съемки предшествует всем остальным видам поисковых работ. Для этого геологи выезжают в исследуемый район и осуществляют так называемые полевые работы. В ходе них они изучают пласты горных пород, выходящие на дневную поверхность, их состав и углы наклона. Для анализа коренных пород, укрытых современными наносами, роются шурфы глубиной до 3 м. А с тем, чтобы получить представление о более глубоко залегающих породах бурят картировочные скважины глубиной до 600 м.
По возвращении домой выполняются камеральные работы, т.е. обработка материалов, собранных в ходе предыдущего этапа. Итогом камеральных работ являются геологическая карта и геологические разрезы местности (рис. 5.4).
Геологическая карта - это проекция выходов горных пород на дневную поверхность. Антиклиналь на геологической карте имеет вид овального пятна, в центре которого располагаются более древние породы, а на периферии - более молодые.
Однако как бы тщательно ни производилась геологическая съемка, она дает возможность судить о строении лишь верхней части горных пород. Чтобы «прощупать» глубокие недра используют геофизические методы.
Геофизические методы
К геофизическим методам относятся сейсморазведка, электроразведка и магниторазведка.
Сейсмическая разведка (рис. 5.5) основана на использовании закономерностей распространения в земной коре искусственно создаваемых упругих волн. Волны создаются одним из следующих способов: 1) взрывом специальных зарядов в скважинах глубиной до 30 м; 2) вибраторами; 3) преобразователями взрывной энергии в механическую. Скорость распространения сейсмических волн в породах различной плотности неодинакова: чем плотнее порода, тем быстрее проникают сквозь нее волны. На границе раздела двух сред с различной плотностью упругие колебания частично отражаются, возвращаясь к поверхности земли, а частично преломившись, продолжают свое движение вглубь недр до новой поверхности раздела. Отраженные сейсмические волны улавливаются сейсмоприемниками. Расшифровывая затем полученные графики колебаний земной поверхности, специалисты определяют глубину залегания пород, отразивших волны, и угол их наклона.
Электрическая разведка основана на различной электропроводности горных пород. Так, граниты, известняки, песчаники, насыщенные соленой минерализованной водой, хорошо проводят электрический ток, а глины, песчаники, насыщенные нефтью, обладают очень низкой электропроводностью.
Принципиальная схема электроразведки с поверхности земли приведена на рис. 5.6. Через металлические стержни А и В сквозь грунт пропускается электрический ток, а с помощью стержней М и N и специальной аппаратуры исследуется искусственно созданное электрическое поле. На основании выполненных замеров определяют электрическое сопротивление горных пород. Высокое электросопротивление является косвенным признаком наличия нефти или газа.
Гравиразведка основана на зависимости силы тяжести на поверхности Земли от плотности горных пород. Породы, насыщенные нефтью или газом, имеют меньшую плотность, чем те же породы, содержащие воду. Задачей гравиразведки является определение мест с аномально низкой силой тяжести.
Магниторазведка основана на различной магнитной проницаемости горных пород. Наша планета - это огромный магнит, вокруг которого расположено магнитное поле. В зависимости от состава горных пород, наличия нефти и газа это магнитное поле искажается в различной степени. Часто магнитомеры устанавливают на самолеты, которые на определенной высоте совершают облеты исследуемой территории. Аэромагнитная съемка позволяет выявить антиклинали на глубине до 7 км, даже если их высота составляет не более 200...300 м.
Геологическими и геофизическими методами, главным образом, выявляют строение толщи осадочных пород и возможные ловушки для нефти и газа. Однако наличие ловушки еще не означает присутствия нефтяной или газовой залежи. Выявить из общего числа обнаруженных структур те, которые наиболее перспективны на нефть и газ, без бурения скважин помогают гидрогеохимические методы исследования недр.
Гидрогеохимические методы
К гидрохимическим относят газовую, люминесцентно-биту-монологическую, радиоактивную съемки и гидрохимический метод.
Рис. 5.6 Принципиальная схема электроразведки
Рис. 5.7 Схема многопластового нефтяного месторождения
Газовая съемка заключается в определении присутствия углеводородных газов в пробах горных пород и грунтовых вод, отобранных с глубины от 2 до 50 м. Вокруг любой нефтяной и газовой залежи образуется ореол рассеяния углеводородных газов за счет их фильтрации и диффузии по порам и трещинам пород. С помощью газоанализаторов, имеющих чувствительность К)" 15 ...10" G %, фиксируется повышенное содержание углеводородных газов в пробах, отобранных непосредственно над залежью. Недостаток метода заключается в том, что аномалия может быть смещена относительно залежи (за счет наклонного залегания покрывающих пластов, например) или же быть связана с непромышленными залежами.
Применение люминесцентно-битуминологической съемки основано на том, что над залежами нефти увеличено содержание битумов в породе, с одной стороны, и на явлении свечения битумов в ультрафиолетовом свете, с другой. По характеру свечения отобранной пробы породы делают вывод о наличии нефти в предполагаемой залежи.
Известно, что в любом месте нашей планеты имеется так называемый радиационный фон, обусловленный наличием в ее недрах радиоактивных трансурановых элементов, а также воздействием космического излучения. Специалистам удалось установить, что над нефтяными и газовыми залежами радиационный фон понижен. Радиоактивная съемка выполняется с целью обнаружения указанных аномалий радиационного фона. Недостатком метода является то, что радиоактивные аномалии в приповерхностных слоях могут быть обусловлены рядом других естественных причин. Поэтому данный метод пока применяется ограниченно.
Гидрохимический метод основан на изучении химического состава подземных вод и содержания в них растворенных газов, а также органических веществ, в частности, аренов. По мере приближения к залежи концентрация этих компонентов в водах возрастает, что позволяет сделать вывод о наличии в ловушках нефти или газа.
Бурение и исследование скважин
Бурение скважин применяют с целью оконтуривания залежей, а также определения глубины залегания и мощности нефтегазоносных пластов.
Еще в процессе бурения отбирают керн-цилиндрические образцы пород, залегающих на различной глубине. Анализ керна позволяет определить его нефтегазоносность. Однако по всей длине скважины керн отбирается лишь в исключительных случаях. Поэтому после завершения бурения обязательной процедурой является исследование скважины геофизическими методами.
Наиболее распространенный способ исследования скважин -электрокаротаж. В этом случае в скважину после извлечения бурильных труб опускается на тросе прибор, позволяющий определять электрические свойства пород, пройденных скважиной. Результаты измерений представляются в виде электрокаротажных диаграмм. Расшифровывая их, определяют глубины залегания проницаемых пластов с высоким электросопротивлением, что свидетельствует о наличии в них нефти.
Практика электрокаротажа показала, что он надежно фиксирует нефтеносные пласты в песчано-глинистых породах, однако в карбонатных отложениях возможности электрокаротажа ограничены. Поэтому применяют и другие методы исследования скважин: измерение температуры по разрезу скважины (термометрический метод), измерение скорости звука в породах (акустический метод), измерение естественной радиоактивности пород (радиометрический метод) и др.
Владимир Хомутко
Время на чтение: 5 минут
А А
Основы геологии нефти и газа
Природная нефть и природный газ являются важнейшими энергоносителями в современном мире. География нефтедобычи весьма обширна, от российской Западной Сибири до Персидского и Мексиканского залива, и каждый нефтеносный регион имеет свои особенности.
Разведка нефтяных месторождений представляет собой целый комплекс работ, целью которого является оценка промышленного значения месторождений нефти и газа, обнаруженных в результате геологических поисковых работ, а также подготовка этого месторождения (в случае, если его дальнейшая эксплуатация целесообразна) к разработке.
Геология нефти и газа изучается с помощью бурения разведочных скважин с целью проведения геологических исследований, позволяющих определить размер продуктивных запасов обнаруженного месторождения и необходимых для дальнейшего проектирования разработки промысла. Запасы месторождения подсчитываются или по каждой отдельной залежи, или по их блокам, а затем полученные результаты суммируются для всего месторождения. Основы геологии нефти и газа подразумевают проведение целого комплекса разведочных работ, поскольку разведка и добыча нефти неразрывно связаны между собой, и грамотное освоение нефтяных скважин без разведывательного этапа невозможно.
Разведка нефтяных и газовых месторождений. Цели и задачи
При проведении разведывательных геологических работ необходимо выявить продуктивность всего месторождения в целом, причем как по площади, так и по достижимой современными средствами глубине.
В ходе таких работ определяются следующие параметры(учебник «Геология и геохимия нефти и газа», Баженова О.К.):
- строение и виды имеющихся ловушек;
- фазовые состояния имеющихся углеводородов;
- границы фазоразделов;
- внешние и внутренние контуры нефтегазоносности;
- мощность месторождения;
- насыщенность его нефтью и газом;
- литологические свойства продуктивных пластов;
- их коллекторские свойства;
- физико-химические характеристики углеводородного сырья и пластовых вод;
- будущую производительность скважин и так далее.
Помимо этого, разведка нефти и газа позволяет оценить параметры, которые гарантируют возможность определения способов будущей разработки отдельных залежей и всего месторождения, а также обосновывают коэффициент нефтеотдачи, выявляют существующие закономерности, влияющие на изменение расчётных параметров, и их неоднородность.
Для решения этих задач производится исследование нефтяных и газовых скважин разведочного типа, пробуренных в количестве, оптимальном для конкретных условий, позволяющих с должным уровнем качества проводить:
- комплексные геофизические исследования нефтяных скважин;
- испытания исследуемых объектов на притоки;
- исследования в ходе проведения испытаний режимных параметров;
- специальные исследования геофизического, геохимического, гидродинамического и температурного характера с целью определения режимных, резервуарных и структурных расчётных параметров;
- отбор кернов в оптимальных объёмах для их последующего комплексного лабораторного исследования;
- отбор для этой же цели проб газа, нефти, пластовой воды и конденсата.
Обоснование выбора конкретной разведочной методики исследования месторождения строится на географии нефтедобычи, анализе данных геологических исследований, полученных в процессе проведения поисковых работ, а также данных, полученных в результате разведки других месторождений, находящихся в этом же территориальном районе.
Разведка месторождений углеводородного сырья также должна уточнить модель конкретного месторождения и скорректировать систему его дальнейшей разведки.
Основные требования к проведению геологической разведки
Процесс разведки должен обеспечить примерно одинаковую достоверность получаемых данных на всех участках исследуемой залежи. Несоблюдение этого принципа может привести к повторной разведке отдельных участков месторождения или привести к геологическим случаям недоразведки.
Также большое влияние на проведение разведки оказывает география нефтегазоносного региона.
Такую одинаковую достоверность обеспечивает применение равномерной сети разведочных скважин, которая строится с учётом геологического строения каждой отдельной залежи на месторождении.
При проектировании системы расположения таких разведочных скважин определяется их оптимальное количество, места и порядок их бурения, а также плотность разведочной сети. Как правило, применяется равномерно распределенная по всей площади месторождения разведочная сеть скважин, система размещения которых выбирается с учетом формы структуры и типа залежей, того, в какой фазе находится углеводородное сырье, а также глубины залегания продуктивных пластов, расположения залежей в пространстве и конкретных технологических условий проводимого бурения.
Если на исследуемом месторождении имеются нескольких залежей нефти и/или газа, то разведка проводится поэтажно.
Каждый этаж включает в себя исследуемые объекты, которые отделены друг от друга достаточно большой глубиной. Порядок проведения разведки (снизу вверх или сверху вниз) определяется после выбора так называемой базисной залежи, который производится в процессе бурения самых первых разведочных скважин. При выборе порядка разведки снизу вверх есть возможность возвращать скважины для опробования верхних горизонтов.
Если же первоначальная разведка выявляет, что верхние этажи более значимы, то работы проводятся в порядке «сверху вниз». Строение выбранной базисной залежи определяет оптимальное расположение минимально необходимого количества скважин на исследуемом месторождении.
Эффективность размещения скважин на площади во многом зависит от того, насколько точно определен контур нефте- или газоносности.
Такое определение прежде всего должно выяснить характер поверхности такого контура (горизонтальный, вогнутый или наклонный), а также глубину залегания продуктивного пласта.
Местоположение зон контакта нефти и пластовых вод определяется с помощью комплекса методик промысловой геофизики, а также при помощи исследований, проводимых в перфорированных скважинах. Для определения горизонтальности поверхности зон водонефтяного контакта в залежах массивного типа достаточно двух –трех скважин, а в залежах пластового и линзовидного типа необходимо бурение значительно большего числа скважин.
Вне зависимости от географии проводимых исследований, по критерию охвата площади месторождения, системы разведки классифицируются как сгущающаяся и ползущая.
Сгущающаяся система позволяет значительно ускорить разведывательный процесс, однако при её применении есть риск попадания некоторого числа скважин за границы нефтеносного контура. Применение такой системы разведки предусматривает охват всей предполагаемой площади промысла с дальнейшим уплотнением сети разведочных скважин.
Ползущая система заключается в постепенном изучении площади исследуемого месторождения с помощью скважинной сети. При использовании этой системы отпадает необходимость последующего уплотнения, однако такая система требует гораздо больше времени. С другой стороны, сокращается количество неинформативных разведочных скважин, что, в конце концов, может привести к значительной экономии материальных ресурсов. Ползущая система применяется, как правило, для разведки залежей, контур нефтеносности которых достаточно сложен (включая исследование неструктурных залежей).
По такому критерию, как способы размещения сети разведочных скважин, разведка делится на кольцевую, профильную, секторную и треугольную системы расположения.
Кольцевая система заключается в постепенном наращивании колец скважин, центом которых является первая нефтеносная промышленная скважина.
Профильная система позволяет за короткий срок и с наименьшим количеством скважин изучить залежи практически любого вида. Использование такой системы подразумевает закладку ряда профилей, которые ориентированы в крест расположения исследуемой структуры (в некоторых случаях – под углом к её длинной оси). Как правило, расстояние между такими профилями где-то вдвое превышает расстояние между скважинами.
На пластовых залежах сводового типа зачастую использует крестовое размещение скважин (либо – на крыльях, либо – на периклинальных концах). На месторождениях сложной структуры (например, таких, как Верхнечонское и Ковыктинское месторождение Западной Сибири) для разведки применяются модификации профильной системы, такие как:
Секторная система по сути является разновидностью кольцевой. При ней залежь делят сектора, количество которых определяют с помощью аналитических методик, а сами разведочные скважины в этих секторах размещают на разных абсолютных отметках.
Треугольная система расположения скважин позволяет равномерно изучить площадь месторождения и эффективно наращивать полигоны для определения размеров запасов залежей.
Вне зависимости от географии проводимых исследований, комплексный подход к промысловым геофизическим и геохимическим исследованиям запасов нефти и газа на каждой конкретной скважине позволяет добиться наилучшего эффекта в процессе изучения нефтяного или газового месторождения.
Выбор конкретной комплексной методики производится в зависимости от:
- коллекторских свойств горных пород;
- их литологического состава;
- вида насыщающих эти породы флюидов;
- особенностей фильтрации в пласте промывочной жидкости;
- её состава;
- системы, по которой проводятся разведочные работы и других факторов.
Суть промысловых геофизических исследований заключается в расчленении разреза по породам разного литологического состава, после чего выделяются литолого-стратиграфические реперы, коррелируются пласты, производится выбор интервалов для отбора кернов, перфорационных интервалов, определяется положение зон контакта воды с нефтью и газа с нефтью.
Все это дает возможность получить максимально возможную достоверную информацию по резервуарным, структурным и некоторым режимным расчётным параметрам. Детальная интерпретация таких исследований позволяет определить неоднородность и качество исследуемых коллекторов.
Для того, чтобы изучить резервуарные характеристики исследуемых залежей, из продуктивных пластов, а также из подлежащих и надлежащих над и под ними горных пород производится отбор кернов.
Интервалы керноотбора определяются с учетом степени геологической и геофизической изученности конкретной залежи и всего месторождения в целом, а также мощности, количества и изменчивости коллекторов. При отборах керна применяются нефтяные буровые растворы, которые обеспечивают максимально возможный вынос кернов и позволяют получать достоверные данные, касающиеся продуктивной насыщенности коллекторного пласта. Если разведка проводится на пластовых, массивных или пластово-массивных залежах, то отбор керна производится таким образом, чтобы получить данные о разных по площади и расположенных на разных глубинах частях продуктивных горизонтов.
По результатам исследования кернов определяют:
- проницаемость пласта-коллектора;
- его пористость;
- продуктивную насыщенность;
- наличие и состав связанной пластовой воды;
- значение коэффициента вытеснения;
- минеральный, химический и гранулометрический состав коллектора;
- сжимаемость;
- пластичность;
- плотность;
- величину электрического сопротивления;
- скорость распространения ультразвука;
- набухаемость;
- радиоактивность;
- карбонатность.
Расчётные параметры газовых и нефтяных коллекторов определяются на основании данных геофизических исследований, результатов исследования кернов и результатов испытания пластов (либо в открытом стволе, либо в обсаженной скважине).
Вне зависимости от вида конкретной залежи, на любом месторождении обязательно бурится хотя бы одна базовая скважина, из которой производится сплошной отбор керна по всей продуктивной части геологического разреза.
В процессе поиска и разведки месторождений нефти и газа разведочные работы – самые капиталоёмкие, поэтому по ним определяются общие сроки и величина материальных затрат на промышленную оценку нефтяных и газовых промыслов. Объем капитальных вложений на проведение геологоразведки зависит от размера месторождения, его геологической сложности, глубин залегания продуктивных пластов, экономического развития территории и многих других внешних факторов.
Эффективность этапа разведки определяется по стоимости одной тонны сырья и по приросту запасов на каждый метр каждой пробуренной разведочной скважины, а также по отношению числа эксплуатационных скважин, дающих продукцию, к общему количеству обустроенных скважин всего месторождения. Методы освоения нефтяных скважин, способы разработки месторождений нефти и газа и системы разработки залежей нефти напрямую зависят по данных, полученных на этапе разведки.
Целью поисково-разведочных работ является выявление, оценка запасов и подготовка к разработке промышленных залежей нефти и газа. В ходе поисково-разведочных работ применяются: Геологические методы . Геологи выезжают в исследуемый район и осущ.ют полевые работы: изучают пласты горных пород, выходящие на дневную поверхность, их состав и углы наклона. По возвращении домой обрабатывают материалы. Итогом -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. Геофизические методы: сейсморазведка, электроразведка и магниторазведка. Сейсмическая разведка основана на использовании закономерностей распространения в земной коре искусственно создаваемых упругих волн. Электрическая разведка основана на различной электропроводности горных пород.Магниторазведка основана на различной магнитной проницаемости горных пород. К Гидрогеохимическим методам относят газовую, люминесцетно-биту-монологическую, радиоактивную съемки и гидрохимический метод. Бурение и исследования скважин применяют с целью оконтуривания залежей, а также определения глубины залегания и мощности нефтегазоносных пластов. Анализ керна позволяет определить его нефтегазоностность.
8.Роль буровых работ на различных стадиях освоения ресурсов нефти и газа.
Бурение - один из совершеннейших на сегодняшний день способов строительства канала, соединяющего продуктивный пласт с дневной поверхностью. Посредством бурения сооружается скважина, бурильной установки и технологического оборудования производятся специальные работы (доставка специального инструмента, геофизического оборудования, испытание пластов и т.д.), производится заканчивание: выполняется спуск промежуточных, эксплуатационных колонн и насосно-компрессорных труб, перфораторов и насосов. Кроме этого, при помощи бурения производится ремонт скважин. Но разведка скважины тоже может производиться посредством бурения.
9. Этапы поисково-разведочных работ
Поисково-разведочные работы выполняются в два этапа:поисковый и разведочный. Поисковыйэтап включает три стадии: 1) региональные геологогеофизические работы; 2) подготовка площадей к глубокому поисковому бурению; 3) поиски месторождений. На первой выявляются возможные нефтегазоносные зоны, дается оценка их запасов и устанавливаются районы для поисковых работ. На второй стадии производится более детальное изучение.(сейсморазведке). На третьей стадии производится бурение поисковых скважин с целью открытия месторождений. Первые скважины бурят на максимальную глубину. В результате делается предварительная оценка запасов и даются рекомендации по их дальнейшей разведке. Разведочныйэтап осуществляется в одну стадию. Основная цель этого этапа– подготовка месторождений к разработке. Должны быть оконтурены залежи, коллекторские свойства продуктивных горизонтов. Позавершении разведочных работ подсчитываются промышленные запасы и даютсярекомендации по вводу месторождений в разработку. В настоящее время врамках поискового этапа широко применяются съемки из космоса.
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.
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
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).
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.
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.
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.
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 скважин применяют с целью оконтуривания залежей, а также определения глубины залегания и мощности нефтегазоносных пластов.