Поиск и разведка нефтяных и газовых месторождений

Введение.. 3

Глава 1. Поиск  и разведка нефтяных и газовых  месторождений.. 4

1.1.      Методы поиска и разведки нефтяных и газовых месторождений   4

Геологические методы.. 4

Геофизические  методы.. 5

Гидрогеохимические  методы.. 6

Бурение и исследования скважин. 6

1.2.      Этапы поисково-разведочных работ. 7

1.3.      Классификация залежей нефти и газа.. 8

1.4.      Проблемы при поисках и разведке нефти и газа, бурении скважин   10

Глава 2. Методика ускоренной разведки газовых месторождений.. 14

2.1. Основные  положения ускоренной разведки  и ввода в эксплуатацию газовых  месторождений.. 14

Общие принципы.. 14

Способы ускорения разведки, применимые для  всех групп газовых месторождений. 15

Методика  разведки газовых месторождений  в новых районах. 16

2.2. Совершенствование  методики ускоренной разведки  газовых месторождений   17

2.3. Методика  разведки небольших сложнопостроенных газовых залежей (на примере месторождений Западного Предкавказья) 18

Список используемой литературы: 21

Введение

 

Нефть и природный газ  являются одними из основных полезных ископаемых, которые использовались человеком еще в глубокой древности. Особенно быстрыми темпами добыча нефти  стала расти после того, как  для ее извлечения из недр земли  стали применяться буровые скважины. Обычно датой рождения в стране нефтяной и газовой промышленности считается  получение фонтана нефти из скважины (табл. 1).

Из табл. 1 следует, что  нефтяная промышленность в разных странах  мира существует всего 110 – 140 лет, но за этот отрезок времени добыча нефти  и газа увеличилась более чем  в 40 тыс.раз. В 1860 г. мировая добыча нефти составляла всего 70 тыс.т, в 1970 г. было извлечено 2280 млн.т., а в 1996 г. уже 3168 млн.т. Быстрый рост добычи связан с условиями залегания и извлечения этого полезного ископаемого. Нефть и газ проурочены к осадочным породам и распространены регионально. Причем в каждом седиментационном бассейне отмечается концентрация основных их запасов в сравнительно ограниченном количестве месторождений. Все это с учетом возрастающего потребления нефти и газа в промышленности и возможностью их быстрого и экономичного извлечения из недр делают эти полезные ископаемые объектом первоочередных поисков.

 

Глава 1. Поиск и разведка нефтяных и газовых месторождений

1.1. Методы поиска и  разведки нефтяных и газовых  месторождений

 

Целью поисково-разведочных  работ является выявление, оценка запасов  и подготовка к разработке промышленных залежей нефти и газа.

В ходе поисково-разведочных  работ применяются геологические, геофизические, гидрогеохимические методы, а также бурение скважин и  их исследование. 

 

Геологические методы

 

Проведение геологической  съемки предшествует всем остальным  видам поисковых работ. Для этого  геологи выезжают в исследуемый  район и осуществляют так называемые полевые работы. В ходе них они  изучают пласты горных пород, выходящие  на дневную поверхность, их состав и  углы наклона. Для анализа коренных пород, укрытых современными наносами, роются шурфы глубиной до 3 см. А с  тем,  чтобы получить представление о более глубоко залегающих породах бурят картировочные скважины глубиной до 600 м.

По возвращении домой  выполняются камеральные работы, т.е. обработка материалов, собранных  в ходе предыдущего этапа. Итогом камеральных работ являются геологическая  карта и геологические разрезы  местности (рис. 1).

 

Рис. 1. Антиклиналь на геологической  карте 

и геологический разрез через  нее по линии АВ.

Породы: 1-самые молодые; 2-менее  молодые;

3-самые древние

 

Геологическая карта –  это проекция выходов горных пород  на дневную поверхность. Антиклиналь  на геологической карте имеет  вид овального пятна, в центре которого располагаются более древние  породы, а на периферии – более  молодые.

Однако как бы тщательно  ни производилась геологическая  съемка, она дает возможность судить о строении лишь верхней части  горных пород. Чтобы «прощупать»  глубокие недра используются геофизические  методы.

 

Геофизические  методы

 

К геофизическим методам  относятся сейсморазведка, электроразведка  и магниторазведка.

Сейсмическая разведка (рис. 2) основана на использовании закономерностей  распространения в земной коре искусственно создаваемых упругих волн. Волны создаются одним из следующих способов:

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

2)   вибраторами;

3)   преобразователями взрывной энергии в механическую.

 
                           Рис. 2. Принципиальная схема сейсморазведки:

1-источник упругих волн; 2-сейсмоприемники;

3-сейсмостанция

 

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

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

Гравиразведка основана на зависимости силы тяжести на поверхности Земли от плотности горных пород. Породы, насыщенные нефтью или газом, имеют меньшую плотность, чем те же породы, содержащие воду. Задачей гравиразведки является определение месть с аномально низкой силой тяжести.

Магниторазведка основана на различной магнитной проницаемости горных пород. Наша планета – это огромный магнит, вокруг которого расположено магнитное поле. В зависимости от состава горных пород, наличия нефти и газа это магнитное поле искажается в различной степени. Часто магнитомеры устанавливают на самолеты, которые на определенной высоте совершают облеты исследуемой территории. Аэромагнитная съемка позволяет выявить антиклинали на глубине до 7 км, даже если их высота составляет не более 200…300 м.

Геологическими и геофизическими методами, главным образом, выявляют строение толщи осадных пород  и возможные ловушки для нефти  и газа. Однако наличие ловушки  еще не означает присутствия нефтяной или газовой залежи. Выявить из общего числа обнаруженных структур те, которые наиболее перспективны на нефть и газ, без бурения  скважин помогают гидрогеохимические методы исследования недр.

 

Гидрогеохимические  методы

 

К гидрохимическим относят газовую, люминесцетно-биту-монологическую, радиоактивную съемки и гидрохимический метод.

Газовая съемка заключается в определении присутствия углеводородных газов в пробах горных пород и грунтовый вод, отобранных с глубины от 2 до 50 м. Вокруг любой нефтяной и газовой залежи образуется ореол рассеяния углеводородных газов за счет их фильтрации и диффузии по порам и трещинам пород. С помощью газоанализаторов, имеющих чувствительность 10^-5…10^-6 %, фиксируется повышенное содержание углеводородных газов в пробах, отобранных непосредственно над залежью. Недостаток метода заключается в том, что аномалия может быть смещена относительно залежи (за счет наклонного залегания покрывающих пластов, например) или же быть связана с непромышленными залежами.

Применение люминесцестно-битуминологической съемки основано на том, что над залежами нефти увеличено содержание битумов в породе, с одной стороны, и на явление свечения битумов в ультрафиолетовом свете, с другой. По характеру свечения отобранной пробы породы делают вывод о наличии нефти в предполагаемой залежи.

Известно, что в любом  месте нашей планеты имеется  так называемый радиационный фон, обусловленный  наличием в ее недрах радиоактивных  трансурановых элементов, а также  воздействием космического излучения. Специалистам удалось установить, что  над нефтяными и газовыми залежами радиационный фон понижен. Радиоактивная съемка выполняется с целью обнаружения указанных аномалий радиационного фона. Недостатком метода является то, что радиоактивные аномалии в приповерхностных слоях могут быть обусловлены рядом других естественных причин. Поэтому данный метод пока применяется ограниченно.

Гидрохимический метод основан на изучении химического состава подземных вод и содержания в них растворенных газов, а также органических веществ, в частности, аренов. По мере приближения к залежи концентрация этих компонентов в водах возрастает, что позволяет сделать вывод о наличии в ловушках нефти или газа.

 

Бурение и исследования скважин

 

Бурение скважин применяют  с целью оконтуривания залежей, а также определения глубины  залегания и мощности нефтегазоносных  пластов.

Еще в процессе бурения  отбирают керн-цилиндрические образцы пород, залегающих на различной глубине. Анализ керна позволяет определить его нефтегазоностность. Однако по всей длине скважины керн отбирается лишь в исключительных случаях. Поэтому после завершения бурения обязательной процедурой является исследование скважины геофизическими методами.

Наиболее распространенный способ исследования скважин – электрокаротаж.В этом случае в скважину после извлечения бурильных труб опускается на тросе прибор, позволяющий определять электрические свойства пород, пройденных скважиной. Результаты измерений представляются в виде электрокаротажных диаграмм. Расшифровывая их, определяют глубины залегания проницаемых пластов с высоким электросопротивлением, что свидетельствует о наличии в них нефти.

Практика электрокаротажа показала, что он надежно фиксирует нефтеносные пласты в песчано-глинистых породах, однако в карбонатных отложениях возможности электрокатоража ограничены. Поэтому применяют и другие методы исследования скважин: измерение температуры по разрезу скважины (термометрический метод), измерение скорости звука в породах (акустический метод), измерение естественной радиоактивности пород (радиометрический метод) и др.

 

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 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 наблюденияхкосмонавты имеют возможность судить о строении шельфов, а также выбирать объекты для дальнейшего изучения из космоса. С помощью фотографической ителевизионной 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.