Технология поисковых работ месторождения нефти
Введение
Нефть и природный газ являются одними из основных полезных ископаемых, которые использовались человеком еще в глубокой древности. Особенно быстрыми темпами добыча нефти стала расти после того, как для ее извлечения из недр земли стали применяться буровые скважины. Обычно датой рождения в стране нефтяной и газовой промышленности считается получение фонтана нефти из скважины (табл. 1).
Таблица 1. Первые промышленные притоки нефти из скважин по основным нефтедобывающим странам мира
Страна |
Год |
Страна |
Год | |
Канада |
1857 |
Алжир |
1880 | |
ФРГ |
1859 |
Куба |
1880 | |
США |
1859 |
Франция |
1881 | |
Италия |
1860 |
Мексика |
1882 | |
Румыния |
1861 |
Индонезия |
1885 | |
Россия |
1864 |
Индия |
1888 | |
Япония |
1872 |
Югославия |
1890 | |
Польша |
1874 |
Перу |
1896 |
Из табл. 1 следует, что нефтяная промышленность в разных странах мира существует всего 110 - 140 лет, но за этот отрезок времени добыча нефти и газа увеличилась более чем в 40 тыс. раз. В 1860 г. мировая добыча нефти составляла всего 70 тыс.т, в 1970 г. было извлечено 2280 млн.т., а в 1996 г. уже 3168 млн.т. Быстрый рост добычи связан с условиями залегания и извлечения этого полезного ископаемого. Нефть и газ приурочены 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.
В данной работе описаны методы поиска и разведки месторождений нефти и газа. Также приведены в отдельных главах методы разведки нефтяных месторождений и методика ускоренной разведки и ввода в эксплуатацию газових месторождений.
1.Поиск и разведка
нефтяных и газовых месторождений.
- Методы разведки и поиска нефтяных и газовых месторождений.
Целью
поисково-разведочных работ
А) Геологические методы
Проведение
геологической съемки предшествует
всем остальным видам поисковых
работ. Для этого геологи выезжают
в исследуемый район и
По
возвращении домой выполняются
камеральные работы, т.е. обработка
материалов, собранных в ходе предыдущего
этапа. Итогом камеральных работ
являются геологическая карта и
геологические разрезы
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
Сейсмическая
разведка основана на использовании
закономерностей
1) взрывом специальных зарядов в скважинах глубиной до 30 м;
2) вибраторами;
3)
преобразователями взрывной
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
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
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
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-
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
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
1.2. Этапы поисково-разведочных работ
Поисково-разведочные работы выполняются в два этапа: поисковый и разведочный. Поисковый этап включает три стадии:
1)
региональные
2)
подготовка площадей к
3) поиски месторождений.
На первой стадии геологическими и геофизическими методами выявляются возможные нефтегазоносные зоны, дается оценка их запасов и устанавливаются первоочередные районы для дальнейших поисковых работ. На второй стадии производится более детальное изучение нефтегазоносных зон геологическими и геофизическими методами. Преимущество при этом отдается сейсморазведке, которая позволяет изучать строение недр на большую глубину. На третьей стадии поисков производится бурение поисковых скважин с целью открытия месторождений. Первые поисковые скважины для изучения всей толщи осадочных пород бурят, как правило, на максимальную глубину. После этого поочередно разведуют каждый из «этажей» месторождений, начиная с верхнего. В результате данных работ делается предварительная оценка запасов вновь открытых месторождений и даются рекомендации по их дальнейшей разведке. Разведочный этап осуществляется в одну стадию. Основная цель этого этапа - подготовка месторождений к разработке. В процессе разведки должны быть оконтурены залежи, коллекторские свойства продуктивных горизонтов. По завершении разведочных работ подсчитываются промышленные запасы и даются рекомендации по вводу месторождений в разработку. В настоящее время в рамках поискового этапа широко применяются съемки из космоса. Еще первые авиаторы заметили, что с высоты птичьего полета мелкие детали рельефа не видны, зато крупные образования, казавшиеся на земле разрозненными, оказываются элементами чего-то единого. Одними из первых этим эффектом воспользовались археологи. Оказалось, что в пустынях развалины древних городов влияют на форму песчаных гряд над ними, а в средней полосе - над развалинами иной цвет растительности. Взяли на вооружение аэрофотосъемку и геологи. Применительно к поиску месторождений полезных ископаемых ее стали называть аэрогеологической съемкой. Новый метод поиска прекрасно зарекомендовал себя (особенно в пустынных и степных районах Средней Азии, Западного Казахстана и Предкавказья). Однако оказалось, что аэрофотоснимок, охватывающий площадь до 500…700 км2, не позволяет выявить особенно крупные геологические объекты. Поэтому в поисковых целях стали использовать съемки из космоса. Преимуществом космоснимков является то, что на них запечатлены участки земной поверхности, в десятки и даже сотни раз превышающие площади на аэрофотоснимке. При этом устраняется маскирующее влияние почвенного и растительного покрова, скрадываются детали рельефа, а отдельные фрагменты структур земной коры объединяются в нечто целостное. Аэрогеологические исследования предусматривают визуальные наблюдения, а также различные виды съемок - фотографическую, телевизионную, спектрометрическую, инфракрасную, радарную. При визуальных наблюдениях космонавты имеют возможность судить о строении шельфов, а также выбирать объекты для дальнейшего изучения из космоса. С помощью фотографической и телевизионной съемок можно увидеть очень крупные геологические элементы Земли - мегаструктуры или морфоструктуры. В ходе спектрометрической съемки исследуют спектр естественного электромагнитного излучения природных объектов в различном диапазоне частот. Инфракрасная съемка позволяет установить региональные и глобальные тепловые аномалии Земли, а радарная съемка обеспечивает возможность изучения ее поверхности независимо от наличия облачного покрова. Космические исследования не открывают месторождений полезных ископаемых. С их помощью находят геологические структуры, где возможно размещение месторождений нефти и газа. В последующем геологические экспедиции проводят в этих местах полевые исследования и дают окончательное заключение о наличии или отсутствии этих полезных ископаемых.Вместе с тем, несмотря на то, что современный геолог-поисковик достаточно хорошо «вооружен» эффективности поисковых работ на нефть и газ остается актуальной проблемой. Об этом говорит значительное количество «сухих» (не приведших к находке промышленных залежей углеводородов) скважин. Первое в Саудовской Аравии крупное месторождение Дамам было открыто после неудачного бурения 8 поисковых скважин, заложенных на одной и той же структуре, а уникальное месторождение Хасси-Месауд (Алжир) - после 20 «сухих» скважин. Первые крупные залежи нефти в Северном море были обнаружены после бурения крупнейшими мировыми компаниями 200 скважин (либо «сухих», либо только с газопроявлениями). Крупнейшее в Северной Америке нефтяное месторождение Прадхо-Бей размерами 70 на 16 км с извлекаемыми запасами нефти порядка 2 млрд.т было обнаружено после бурения на северном склоне Аляски 46 поисковых скважин. Есть подобные примеры и в отечественной практике. До открытия гигантского Астрахонского газоконденсатного месторождения было пробурено 16 непродуктивных поисковых скважин. Еще 14 «сухих» скважин пришлось пробурить прежде, чем нашли второе в Астрахансткой области по запасам Еленовское газоконденсатное месторождение. В среднем, по всему миру коеффициент успешности поисков нефтяных и газовых месторождений составляет около 0,3. Таким образом, только каждый третий разбуренный объект оказывается месторождением. Но это только в среднем. Нередки и меньшие значения коэффициента успешности. Геологи имеют дело с природой, в которой не все связи объектов и явлений достаточно изучены. Кроме того, применяемая при поисках месторождений аппаратура еще далека от совершенства, а ее показания не всегда могут быть интерпретированы однозначно.
2.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
Таблица 2. Классификация залежей по типу 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 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
По
значениям рабочих дебитов
По
типу коллектора выделяется семь классов
залежей: трещинный, кавернозный, поровый,
трещинно-поровый, трещинно-кавернозный,
кавернозно-поровый и трещинно-
Данная классификация является неполной, но она учитывает наиболее важные параметры, необходимые для выбора методики разведки и оптимальной технологической схемы эксплуатации.
3.Проблемы
при разведке месторождений
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
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
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
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»
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
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
Это
потребовало объяснить
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-
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
Параметрические
скважины бурятся в целях изучения
геологического строения, перспектив
нефтегазоносности и
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
Разведочные
скважины бурятся с целью оценки
запасов открытых залежей и местоскоплений.
По данным разведочных скважин
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
Основные проблемы, возникающие в современных условиях при бурении скважин, поисках и разведке нефти и газа, сводятся к следующему.
1.
Необходимость бурения во
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
3.
Выход с бурением и поисками
УВ в акватории северных и
восточных морей, омывающих
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
5.
Проблемы возникают при
Ошибки
при бурении нередко
6.
Актуальной проблемой является
поиск ловушек и открытие
В
нашей стране в большей степени
задействованы структурные

- Технология полимерных композиционных материалов
- Технология получения Алкенов
- Технология получения деталей прессованием
- Технология получения дизельного топлива из рапсового масла
- Технология получения жареного хрустящего картофеля (чипсов)
- Технология получения керамики
- Технология получения неметаллических конструкционных материалов
- Технология планирования в спорте
- Технология поверхностного монтажа
- Технология подготовки и проведения фестиваля
- Технология подготовки создания экскурсии и техника ее проведения
- Технология подготовки экскурсии (3)
- Технология поддержки ребенка
- Технология подземных горных работ на шахте