Методы поиска и разведки нефтяных и газовых месторождений

Целью поисково-разведочных работ являются 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 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.

Глава 2. Разведка и разработка нефтяных и газовых месторождений 55

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 ним относятся сейсморазведка, электро­разведка, гравиразведка 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 заключается в 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.

В ходе электроразведки с поверхности земли сквозь грунт пропус­кается электрический ток и с помощью 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 базируется 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.

56 Часть I. Основы нефтегазового дела

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 наглубинедо7 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 ним относят газовую, люминес-центно-битумонологическую, радиоактивную съемки и гидрохими­ческий метод.

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 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 (например за счет наклонного залегания покрывающих пластов) или 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

Глава 2. Разведка и разработка нефтяных и газовых месторождений 57

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. Этот метод 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.