Методы поиска нефтяных и газовых месторождений. Сначала их закладывали там, где нефть выхолила на поверхность земли

Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Геологоразведочные работы на нефть и газ, так же как и на другие полезные ископаемые, проводятся в 2 этапа. Сначала проводят работы, цель которых заключается отыскании новых месторождений. Их называют поисковыми. После открытия месторождения на нефти и газа на нем проводят работы, нацеленные на определения геологических запасов нефти или газа и условий его разработки. Их называют - разведочными.

В чем состоят их особенности поисков и разведки залежей нефти и газа? В отличие от залежей многих других полезных ископаемых, залежи нефти и газа всегда скрыты под осадочными напластованиями различной мощности. Поиски их в настоящее время осуществляется на глубинах от 2-3 до 8-9 км, поэтому открытые залежей возможно только путем бурения скважин.

Другая важная особенность залежей нефти и газа состоит в том, что они связаны с определенными типами тектонических или седиментационных структур, которое определяют возможное наличие природных ловушек в проницаемых пластах и толщах. К первым относятся различного вида куполовидные или антиклинальные складки , ко вторым относятся рифогенные и эрозионные выступы, песчаные линзы, зоны выклинивания и стратиграфического срезания.

Постановка дорогостоящего поискового бурения на площади должна быть обоснована положительной оценкой перспектив её промышленной нефтигазоностности. Такая оценка складывается из положительных результатов геолого-геофизических работ на площади, выявляющих благоприятную тектоническую или седиментацинную структуру, а также из положительной оценки перспектив нефтигазоностности той структурно - фациональной зоны, к которой эта площадь относятся. Процедура оценки перспектив нефтигазоностности упрощается, если в данной зоне уже вывялены и разведаны месторождения того же типа, что и предлагаемое и усложняется, если это новая зона или поиски нефти и газа в этой зоне пока еще пока не увенчалась успехом. В первом и особенно во втором случае необходимо обоснования перспектив зоны в целом.

Разведка нефтяных и газовых месторождений , так же как и выявления их, осуществляется при помощи бурения и испытания на приток скважин, которые в этом случае называются разведочными . Каждая промышленная залежь месторождения разведуется и оценивается отдельно, хотя для разведки залежей могут, использованы одни и те же скважины. Основным параметром залежи является её запасы, размеры которых в значительной мере определяются размерами ловушки. Различают геологические и извлекаемые запасы. Геологическими запасами нефти и газа называют количество этих полезных ископаемых, находящихся в залежи. Объем нефти и газа в залежи существенно отличается от того объема, который они занимают на поверхности. Объем жидкой фазы углеводородов в залежи несколько больше того объема, который они занимают на поверхности. Это объясняется температурным расширением жидкости в недрах и главным образом переходом части газообразных углеводородов в жидкую фазу. Объем природного газа в залежи возрастает прямо пропорционально пластовому давлению. Таким образом, для оценки геологических запасов нефти и газа в залежи необходимо знание не только формы, размеров залежи и порового объема нефтегазонасыщенных пород, но и физико-химических свойств этих полезных ископаемых по глубинным и поверхностным пробам, а также термодинамических условий пласта (температура, пластовое давление).

Извлекаемыми запасами называют количество нефти и газа приведенное к атмосферным условиям, которое может быть извлечено из залежи современными методами добычи. Извлекаемые запасы нефти изменяются в различных залежах от 15 до 80% в зависимости от физико-химических свойств нефти и свойств коллектора, а также от метода разработки. извлекаемые запасы газа составляют больший процент, но иногда существенно снижаются, главным образом в связи с дефектами системы разработки или большой неоднородностью коллектора. Система разработки помимо прочих физических и экономических условий определяется фильтрующей способностью коллектора и степенью активности пластовых вод того природного резервуара (пласта), в котором они заключены. Поэтому при разведке залежей производится измерение и соответствующих параметрических характеристик пласта.

Разведка нефтяных и газовых залежей требует изучения многих параметров самого полезного ископаемого и толщи, в которой оно заключено.

Задача поисков состоит в обнаружении промышленных скоплений нефти и газа. Для успешного и планомерного научно обоснованного решения этой задачи необходимо: а) знать факторы, определяющие размещение месторождений нефти и газа в земной коре, т. е. поисковые предпосылки; б) установить поисковые признаки месторождений нефти и газа; в) разработать комплекс эффективных поисковых методов и научиться его применять в соответствии с поисковыми признаками и природными условиями района поисков; г) по данным поисковых работ дать обоснованную оценку промышленных перспектив месторождений нефти и газа и своевременно отбраковать заведомо непромышленные проявления нефти и газа.

Задача разведки состоит в изучении месторождений с целью подготовки их к разработке путем проведения наиболее эффективных мероприятий, к числу которых относится правильно выбранная система разведки.

Для решения этих задач необходимо знать следующее: а) форму и размеры залежей, входящих в месторождение; б) условия залегания полезного ископаемого; в) гидрогеологические условия; г) особенности строения коллекторских толщ, содержащих нефть и газ; д) состав и свойства нефти, газа и воды; е) сведения о сопутствующих компонентах.

Бурение скважин является основным и наиболее трудоемким способом изучения строения недр, выявления и разведки залежей нефти и газа. В соответствии с действующей классификацией различаются следующие категории скважин.

Опорные скважины бурят для изучения геологического разреза крупных геоструктурных элементов и оценки перспектив их нефтегазоносности. Бурение опорных скважин производится с большим отбором керна и сопровождается опробованием тех коллекторских толщ, с которыми может быть связана нефтегазоносность. Как правило, опорные скважины закладываются в благоприятных структурных условиях, бурение их доводится до фундамента, а в областях его глубокого залегания - до технически возможных глубин.

Параметрические скважины бурят для изучения геологического строения и сравнительной оценки перспектив нефтегазоносности возможных зон нефтегазонакопления, а также для получения необходимых сведений о геолого-геофизической характеристике разреза отложений с целью уточнения результатов сейсмических и других геофизических исследований. Скважины этой категории закладывают в пределах локальных структур и тектонических зон по профилям. В них производится отбор керна (до 20% от глубины скважины и сплошной в пределах нефтегазоносных свит) и опробование пластов, выделенных как возможно продуктивные или с целью изучения гидрогеологических условий.

Структурные скважины бурят для выявления и подготовки к глубокому бурению перспективных площадей. Эти скважины доводят до маркирующих горизонтов, по которым строят надежные структурные карты.

Во многих районах структурное бурение проводится в комплексе с геофизическими работами для уточнения физических параметров и привязки геофизических данных к геологическим, т.е. для проверки или уточнения положения в разрезе опорных геофизических горизонтов и формы их залегания.

Поисковые скважины бурят на площадях, подготовленных к глубокому поисковому бурению с целью открытия новых месторождений нефти и газа. К поисковым относятся все скважины, заложенные на новой площади до получения первого промышленного притока нефти или газа, а также все первые скважины, заложенные на обособленных тектонических блоках или на новые горизонты в пределах месторождения. В поисковых скважинах производятся исследования с целью детального разреза отложений, его нефтегазоносности, а также структурных условий. При этом производится поинтервальный отбор керна по всему разрезу, не изученному бурением; сплошной отбор керна в интервалах нефтегазоносных горизонтов и на границах стратиграфических подразделений; отбор проб нефти, газа и воды при опробовании нефтегазоносных, а также водоносных горизонтов пластоиспытателем или через колонну.

Разведочные скважины бурят на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью с целью подготовки залежей к разработке. При бурении разведочных скважин производят следующие исследования: отбор керна в интервалах залегания продуктивных пластов, отбор поверхностных и глубинных проб нефти, газа и воды, опробование возможно продуктивных горизонтов, пробная эксплуатация продуктивных горизонтов. При определении конструкций поисковых и разведочных скважин предусматривается возможность передачи этих скважин в фонд эксплуатационных.

Разведка осуществляется по различным методикам. В содержание методики входит число скважин, порядок их размещения, последовательность разбуривания, порядок опробования вскрытых горизонтов. В практике разведки нефтяных и газовых месторождений скважины размещают по профилям (разведочным линиям) или по сетке.

По мере осуществления разведки производится обобщение материалов, как в графическом, так и в аналитическом виде, в результате чего создается графо-аналитическая модель залежи различной степени достоверности (строятся профили, карты в изолиниях и даются количественные характеристики различных показателей). Создание таких моделей принято называть геометризацией залежей (месторождений).

Рис. № 10 Схема корреляции разреза по сводным геолого-геофизическим данным.

В процессе разведки изучают различные показатели, характеризующие форму залежи, свойства коллектора и пр. В результате изучения залежи дается ее обобщенная характеристика в виде численных значений основных признаков и показателей, которые в этом случае называют параметрами. К основным параметрам залежи, необходимым для подсчета запасов и проектирования разработки, относятся численные значения площади, мощности, пористости, проницаемости. нефтенасыщенности, пластового давления и многие другие.

В результате разведки дается экономическая оценка месторождения, в которой отражены промышленное значение месторождения (его запасы, возможный уровень добычи) и горно-геологические условия разработки (глубины скважин, возможные системы разработки и пр.).

При разведке, также как и при разработке месторождений нефти и газа, необходимо проводить мероприятия, исключающие неоправданное нарушение природных условий: бесцельное уничтожение лесов, загрязнение почвы и водоемов сточными водами, буровым раствором и нефтью.

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.

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

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

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

1.2. Этапы поисково-разведочных работ

Поисково-разведочные работы выполняются в два этапа: поисковый и разведочный.

Поисковый этап включает три стадии:

1) региональные геологогеофизические работы:

2) подготовка площадей к глубокому поисковому бурению;

3) поиски месторождений.

На первой стадии геологическими и геофизическими методами выявляются возможные нефтегазоносные зоны, дается оценка их запасов и устанавливаются первоочередные районы для дальнейших поисковых работ. На второй стадии производится более детальное изучение нефтегазоносных зон геологическими и геофизическими методами. Преимущество при этом отдается сейсморазведке, которая позволяет изучать строение недр на большую глубину. На третьей стадии поисков производится бурение поисковых скважин с целью открытия месторождений. Первые поисковые скважины для изучения всей толщи осадочных пород бурят, как правило, на максимальную глубину. После этого поочередно разведуют каждый из «этажей» месторождений, начиная с верхнего. В результате данных работ делается предварительная оценка запасов вновь открытых месторождений и даются рекомендации по их дальнейшей разведке.

Разведочный этап осуществляется в одну стадию. Основная цель этого этапа – подготовка месторождений к разработке. В процессе разведки должны быть оконтурены залежи, коллекторские свойства продуктивных горизонтов. По завершении разведочных работ подсчитываются промышленные запасы и даются рекомендации по вводу месторождений в разработку.

В настоящее время в рамках поискового этапа широко применяются съемки из космоса.

Еще первые авиаторы заметили, что с высоты птичьего полета мелкие детали рельефа не видны, зато крупные образования, казавшиеся на земле разрозненными, оказываются элементами чего-то единого. Одними из первых этим эффектом воспользовались археологи. Оказалось, что в пустынях развалины древних городов влияют на форму песчаных гряд над ними, а в средней полосе – над развалинами иной цвет растительности.

Взяли на вооружение аэрофотосъемку и геологи. Применительно к поиску месторождений полезных ископаемых ее стали называть аэрогеологической съемкой. Новый метод поиска прекрасно зарекомендовал себя (особенно в пустынных и степных районах Средней Азии, Западного Казахстана и Предкавказья). Однако оказалось, что аэрофотоснимок, охватывающий площадь до 500…700 км 2 , не позволяет выявить особенно крупные геологические объекты.

Поэтому в поисковых целях стали использовать съемки из космоса. Преимуществом космоснимков является то, что на них запечатлены участки земной поверхности, в десятки и даже сотни раз превышающие площади на аэрофотоснимке. При этом устраняется маскирующее влияние почвенного и растительного покрова, скрадываются детали рельефа, а отдельные фрагменты структур земной коры объединяются в нечто целостное.

Аэрогеологические исследования предусматривают визуальные наблюдения, а также различные виды съемок – фотографическую, телевизионную, спектрометрическую, инфракрасную, радарную. При визуальных наблюдениях космонавты имеют возможность судить о строении шельфов, а также выбирать объекты для дальнейшего изучения из космоса. С помощью фотографической и телевизионной съемок можно увидеть очень крупные геологические элементы Земли – мегаструктуры или морфоструктуры.

В ходе спектрометрической съемки исследуют спектр естественного электромагнитного излучения природных объектов в различном диапазоне частот. Инфракрасная съемка позволяет установить региональные и глобальные тепловые аномалии Земли, а радарная съемка обеспечивает возможность изучения ее поверхности независимо от наличия облачного покрова.

Космические исследования не открывают месторождений полезных ископаемых. С их помощью находят геологические структуры, где возможно размещение месторождений нефти и газа. В последующем геологические экспедиции проводят в этих местах полевые исследования и дают окончательное заключение о наличии или отсутствии этих полезных ископаемых.Вместе с тем, несмотря на то, что современный геолог-поисковик достаточно хорошо «вооружен» эффективности поисковых работ на нефть и газ остается актуальной проблемой. Об этом говорит значительное количество «сухих» (не приведших к находке промышленных залежей углеводородов) скважин.

Первое в Саудовской Аравии крупное месторождение Дамам было открыто после неудачного бурения 8 поисковых скважин, заложенных на одной и той же структуре, а уникальное месторождение Хасси-Месауд (Алжир) – после 20 «сухих» скважин. Первые крупные залежи нефти в Северном море были обнаружены после бурения крупнейшими мировыми компаниями 200 скважин (либо «сухих», либо только с газопроявлениями). Крупнейшее в Северной Америке нефтяное месторождение Прадхо-Бей размерами 70 на 16 км с извлекаемыми запасами нефти порядка 2 млрд.т было обнаружено после бурения на северном склоне Аляски 46 поисковых скважин.

Есть подобные примеры и в отечественной практике. До открытия гигантского Астрахонского газоконденсатного месторождения было пробурено 16 непродуктивных поисковых скважин. Еще 14 «сухих» скважин пришлось пробурить прежде, чем нашли второе в Астрахансткой области по запасам Еленовское газоконденсатное месторождение.

В среднем, по всему миру коеффициент успешности поисков нефтяных и газовых месторождений составляет около 0,3. Таким образом, только каждый третий разбуренный объект оказывается месторождением. Но это только в среднем. Нередки и меньшие значения коэффициента успешности.

Геологи имеют дело с природой, в которой не все связи объектов и явлений достаточно изучены. Кроме того, применяемая при поисках месторождений аппаратура еще далека от совершенства, а ее показания не всегда могут быть интерпретированы однозначно.

1.3. Классификация залежей нефти и газа

Под залежью нефти и газа мы понимаем любое естественное их скопление, приуроченное к природной ловушке. Залежи подразделяются на промышленные и непромышленные.

Под месторождением понимают одну залежь или группу залежей, полностью или частично совпадающих в плане и контролируемых структурой или ее частью.

Большое практическое и теоретическое значение имеет создание единой классификации залежей и месторождений, в числе других параметров включающей также размеры запасов. -

При классификации залежей нефти и газа учитываются такие параметры, как углеводородный состав, форма рельефа ловушки, тип ловушки, тип экрана, значения рабочих дебитов и тип коллектора.

По углеводородному составу залежи подразделяются на 10 классов: нефтяные, газовые, газоконденсатные, эмульсионные, нефтяные с газовой шапкой, нефтяные с газоконденсатной шапкой, газовые с нефтяной оторочкой, газоконденсатные с нефтяной оторочкой, эмульсионные с казовой шапкой, эмульсионные с газоконденсатной шапкой. Описанные классы относятся к категории однородных по составу залежей, в пределах которых в любой точке нефтегазосодержащего пласта физико-химические свойства углеводородов примерно одинаковы. В залежах остальных шести классов углеводороды в пластовых условиях находятся одновременно в жидком и газообразном состояниях. Эти классы залежей имеют двойное наименование. При этом на первое место ставится название комплекса углеводородных соединений, геологические запасы которых составляют более 50 % от общих запасов углеводородов в залежи.

Форма рельефа ловушки является вторым параметром, который необходимо учитывать при комплексной классификации залежей. Практически она совпадает с поверхностью подошвы экранирующих залежь пород. Форма ловушек может быть антиклинальной, моноклинальной, синклинальной и сложной.

По типу ловушки залежи подразделяются на пять классов: биогенног выступа, массивные, пластовые, пластово-сводовые, массивно-пластовые. К пластовым залежам можно отнести только те, которые приурочены к моноклиналям, синклиналям и склонам локальных поднятий. Пластово-сводовыми называются залежи, приуроченные к положительным локальным подятиям, в пределах которых высота залежи больше мощности зона. К массивно-пластовым относятся залежи, приуроченные к локальным поднятиям, моноклиналям или синклиналям, в пределах которых высота залежи меньше мощности пласта.

Классификация залежей по типу экрана приведена в табл. 2. В данной классификации кроме типа экрана предлагается учитывать положение этого экрана относительно залежи углеводородов. Для этого в ловушке выделяются четыре основные зоны и их сочетания, и там, где нормальное гравитационное положение водонефтяного или газоводяного контактов нарушается зонами выклинивания и другими факторами, специальным термином определяется положение экрана относительно этих зон.

В данной классификации не учтены факторы, обусловливающие наклонное или выпукло-вогнутое положение поверхности водонефтяного или газоводяного контактов. Такие случаи объединены в графе «сложное положение экрана».

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 наруш.)	+	+	+	+	+	+	+	+
Литолого-денудационный	+	+	+	+	+	+	+	+
Соляной шток	-	-	+	-	-	-	-	+
Глинистый шток	-	-	+	-	-	-	-	+
Экранированные водой залежи	+	+	+	+	+	+	+	+
Смешанный	+	+	+	+	+	+	+	+

По значениям рабочих дебитов выделяется четыре класса залежей: высокодебитная, среднедебитная, малодебитная, непромышленная. В данной классификации пределы значений дебитов нефтяных и газовых залежей разнятся на одни порядок. Это обусловлено тем, что газовые залежи обычно разведываются и эксплуатируются более редкой сеткой скважин.

По типу коллектора выделяется семь классов залежей: трещинный, кавернозный, поровый, трещинно-поровый, трещинно-кавернозный, кавернозно-поровый и трещинно-кавернозно-поровый. Для некоторых газовых и газоконденсатных шапок, нефтяных залежей, газовых и газоконденсатных залежей следует учитывать наличие в порах, кавернах и трещинах неизвлекаемой нефти, которая уменьшает объем пустот залежи и должна учитываться при подсчете запасов нефти и газа.

Данная классификация является неполной, но она учитывает наиболее важные параметры, необходимые для выбора методики разведки и оптимальной технологической схемы эксплуатации.

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

С древнейших времен люди использовали нефть и газ там, где наблюдались их естественные выходы на поверхность земли. Такие выходы встречаются и сейчас. В нашей стране – на Кавказе, в Поволжье, Приуралье, на острове Сахалин. За рубежом – в Северной и Южной Америке, в Индонезии и на Ближнем Востоке.

Все поверхности проявления нефти и газа приурочены к горным районам и межгорным впадинам. Это объясняется тем, что в результате сложных горообразовательных процессов нефтегазоносные пласты, залегавшие ранее на большой глубине, оказались близко к поверхности или даже на поверхности земли. Кроме того, в горных породах возникают многочисленные разрывы и трещины, уходящие на большую глубину. По ним также выходят на поверхность нефть и природный газ.

Наиболее часто встречаются выходы природного газа – от едва заметных пузырьков до мощных фонтанов. На влажной почве и на поверхности воды небольшие газовые выходы фиксируются по появляющимся на них пузырькам. При фонтанных же выбросах, когда вместе с газом извергаются вода и горная порода, на поверхности остаются грязевые конусы высотой от нескольких до сотен метров. Представителями таких конусов на Апшеронском полуострове являются грязевые «вулканы» Тоурагай (высота 300 м) и Кянизадаг (490 м). Конусы из грязи, образовавшиеся при периодических выбросах газа, встречаются также на севере Ирана, в Мексике, Румынии, США и других странах.

Естественные выходы нефти на дневную поверхность происходят со дна различных водоемов, через трещины в породах, через пропитанные нефтью конусы (подобные грязевым) и в виде пород, пропитанных нефтью.

На реке Ухте со дна через небольшие промежутки времени наблюдается всплытие небольших капель нефти. Нефть постоянно выделяется со дна Каспийского моря недалеко от острова Жилого.

В Дагестане, Чечне, на Апшеронском и Таманском полуостровах, а также во многих других местах земного шара имеются многочисленные нефтяные источники. Такие поверхностные нефтепроявления характерны для горных регионов с сильно изрезанным рельефом, где балки и овраги врезаются в нефтеносные пласты, расположенные вблизи поверхности земли.

Иногда выходы нефти происходят через конические бугры с кратерами. Тело конуса состоим из загустевшей окисленной нефти и породы. Подобные конусы встречаются на Небит-Даге (Туркмения), в Мексике и других местах. На о. Тринидат высота нефтяных конусов достигает 20 м, а площадь «нефтяных озер» состоит из загустевшей и окисленной нефти. Поэтому даже в жаркую погоду человек не только не проваливается, но даже не оставляет следов на их поверхности.

Породы, пропитанные окисленной и затвердевшей нефтью, именуются «кирами». Они широко распространены на Кавказе, в Туркмении и Азербайджане. Встречаются они на равнинах: на Волге, например, имеются выходы известняков, пропитанных нефтью.

В течение длительного времени естественные выходы нефти и газа полностью удовлетворяли потребности человечества. Однако развитие хозяйственной деятельности человека требовало все больше источников энергии.

Стремясь увеличить количество потребляемой нефти, люди стали рыть колодцы в местах поверхностных нефтепроявлений, а затем бурить скважины.

Сначала их закладывали там, где нефть выхолила на поверхность земли. На количество таких мест ограничено. В конце прошлого века был разработан новый перспективный способ поиска. Бурение стали вести на прямой, соединяющий две скважины, уже дающие нефть.

В новых районах поиск месторождений нефти и газа велся практически вслепую, шарахаясь из стороны в сторону. Понятно, что так не могло долго продолжаться, ведь бурение каждой скважины стоит тысяч долларов. Поэтому остро встал вопрос о том, где бурить скважины, чтобы безошибочно находить нефть и газ.

Это потребовало объяснить происхождение нефти и газа, дало мощный толчок развитию геологии – науки о составе, строении и истории Земли, а также методов поиска и разведки нефтяных и газовых месторождений.

Поисковые работы на нефть и газ осуществляются последовательно от регионального этапа к поисковому и далее – разведочному. Каждый этап подразделяется на две стадии, на которых осуществляют большой комплекс работ, выполняемых специалистами разног профиля: геологами, буровиками, геофизиками, гидродинамиками и др.

Среди геологических исследований и работ большое место занимает бурение скважин, их опробование, отбор керна и его изучение, отбор проб нефти, газа и воды и их изучении и др.

Назначение буровых скважин при поисково-разведочных работах на нефть и газ различно. На региональном этапе бурят опорные и параметрические скважины.

Опорные скважины бурятся в слабоизученных территориях для изучения геологического строения и перспектив нефтегазоносности. По данным опорных скважин выявляются крупные структурные элементы и разрез земной коры, изучаются геологическая история и условия возможного нефтегазообразования и нефтегазонакопления. Опорные скважины закладываются, как правило, до фундамента или до технически возможной глубины и в благоприятных сткруктурных условиях (на сводах и других поднятиях). В опорных скважинах отбирается керн и шлам по всему разрезу отложений, проводится полный комплекс промыслово-геофизических исследований скважин (ГИС), опробование перспективных горизонтов и др.

Параметрические скважины бурятся в целях изучения геологического строения, перспектив нефтегазоносности и определения параметров физических свойств пластов для боле эффективной интерпретации геофизических исследований. Они закладываются на локальных поднятиях по профилям для регионального изучения крупных структурных элементов. Глубина скважин, как и для опорных выбирается до фундамента или, в случае невозможности его достижения (как, например, в Прикаспии), до технически возможной.

Поисковые скважины бурятся с целью открытия скоплений нефти и газа на подготовленной геологическими и геофизическими методами площади. Поисковыми считаются все скважины, пробуренные на поисковой площади до получения промышленного притока нефти или газа. Разрезы поисковых скважин детально изучаются (отбор керна, ГИС, опробование, отбор проб флюидов и др.)

Глубина поисковых скважин соответствует глубине залегания самого нижнего перспективного горизонта и в зависимости от геологического строения разных регионов и с учетом технических условий бурения колеблется от 1,5-2 до 4,5-5,5 км и более.

Разведочные скважины бурятся с целью оценки запасов открытых залежей и местоскоплений. По данным разведочных скважин определяется конфигурация залежей нефти и газа, и рассчитываются параметры продуктивных пластов и залежей, определяется положение ВНК, ГНК, ГВК. На основании разведочных скважин делается подсчет запасов нефти и газа на открытых местоскоплениях. В разведочных скважинах проводится большой комплекс исследований, включая отбор и исследование керна, отбор проб флюидов и исследование их в лабораториях, опробование пластов в процессе бурения и испытание их после окончания бурения, ГИС и др.

Бурение скважин на нефть и газ, осуществляемое на этапах региональных работ, поисков; разведки, а также разработки, является самым трудоемким и дорогостоящим процессом. Большие затраты при бурении скважин на нефть и газ обусловлены: сложностью бурения на большую глубину, огромным объемом бурового оборудования и инструментов, а также различных материалов, которые требуются для осуществления этого процесса, включая глинистый раствор, цемент, химреагенты и др. кроме этого, затраты возрастают за счет обеспечения природоохранных мероприятий.

Основные проблемы, возникающие в современных условиях при бурении скважин, поисках и разведке нефти и газа, сводятся к следующему.

1. Необходимость бурения во многих регионах на большую глубину, превышающую 4-4,5 км, связана с поисками УВ в неизученных низких частях разреза отложений. В связи с этим, требуется применение более сложных, но надежных конструкций скважин для обеспечения эффективности и безопасности работ. При этом, бурение на глубину свыше 4,8 км сопряжено со значительно большими затратами, чем при бурении на меньшую глубину.

2. В последние годы возникли более сложные условия для проведения буровых работ и поисков нефти и газа. Геологоразведочные работы на современном этапе все больше продвигаются в регионы и районы, характеризующиеся сложными географическими и геологическими условиями. Прежде всего, это труднодоступные районы, неосвоенные и необустроенные, включая Западную Сибирь, европейский север, тундру, тайгу, вечную мерзлоту и др. Кроме этого, бурение и поиски нефти и газа ведутся в сложных геологических условиях, включая мощные толщи каменной соли (например, в Прикаспии), наличие в залежах сероводорода и других агрессивных компонентов, аномально высокого пластового давления и др.

Указанные факторы создают большие проблемы при бурении, поисках и разведке нефти и газа.

3. Выход с бурением и поисками УВ в акватории северных и восточных морей, омывающих Россию, создает огромные проблемы, которые связаны как со сложной технологией бурения, поисков и разведки нефти и газа, так и с охраной окружающей среды. Выход на морские территории диктуется необходимостью прироста запасов УВ, тем более что перспективы там имеются. Однако, это значительно сложнее и дороже, чем бурение, поиски и разведка, а также разработка скоплений нефти и газа на суше.

При бурении скважин на море по сравнению с сушей при одних и тех же глубинах бурения по зарубежным данным затраты возрастают в 9-10 раз.

Кроме того, при работе на море затраты возрастают за счет большего обеспечения безопасности работ, т.к. самые страшные последствия и аварии происходят на море, где масштабы загрязнения акваторий и побережья могут быть огромными.

4. Бурение на большую глубину (свыше 4,5 км) и безаварийная проводка скважин во многих регионах невозможны. Это связано с отсталостью буровой базы, изношенностью оборудования и отсутствием эффективных технологий проводки скважин на большую глубину. Поэтому стоит проблема – в ближайшие годы модернизировать буровую базу и освоить технологию сверхглубокого бурения (т.е. бурения свыше 4,5 км – вплоть до 5,6 км и более).

5. Проблемы возникают при бурении горизонтальных скважин и поведения в них геофизических исследований (ГИС). Как правило, несовершенство бурового оборудования приводит к неудачам при строительстве горизонтальных скважин.

Ошибки при бурении нередко обусловлены отсутствием точной информации о текущих координатах скважины в их связи с геологическими реперами. Такая информация нужна в особенности при приближении к продуктивному пласту.

6. Актуальной проблемой является поиск ловушек и открытие скоплений нефти и газа неантиклинального типа. Много примеров по зарубежным объектам свидетельствует о том, что в литологических и стратиграфических, а также литолого-стратиграфических ловушках может содержаться огромное количество нефти и газа.

В нашей стране в большей степени задействованы структурные ловушки, в которых обнаружены крупные скопления нефти и газа. Практически в каждой нефтегазоносной провинции (НГП) выявлено большое количество новых региональных и локальных поднятий, составляющих потенциальный резерв для открытия местоскоплений нефти и газа. Неструктурные ловушки интересовали нефтяников в меньшей степени, чем м объясняется отсутствие крупных открытий в этих условиях, хотя незначительные по запасам объекты нефти и газа выявлены во многих НГП.

Но резервы существенного прироста запасов нефти и газа, в особенности в платформенных областях Урало-Поволжья, Прикаспия, Западной Сибири, Восточной Сибири и др. имеются. Прежде всего, резервы могут быть связаны со склонами крупных поднятий (сводов, мегавалов) и бортами прилегающих впадин и прогибов, которые широко развиты в упомянутых регионах.

Проблема заключается в том, что пока мы не располагаем надежными методами поисков ловушек неантиклинального типа.

6. В области поисков и разведки нефти и газа существуют проблемы, связанные с повышением экономической эффективности геологоразведочных работ на нефть и газ, решение которых зависит от:

· совершенствования геофизических методов исследований в связи с постепенным усложнением геологических и географических условий нахождения новых объектов;

· усовершенствования методики поисков различных типов скоплений УВ, в том числе, неантиклинального генезиса;

· повышение роли научного прогноза в целях наиболее надежного обоснования проведения поисковых работ на перспективу.

Помимо указанных выше основных проблем, стоящих перед нефтяниками в области бурения, поисков и разведки скоплений нефти и газа, в каждом конкретном регионе и районе существуют свои собственные проблемы. От решения этих проблем зависит дальнейшее наращивание разведанных запасов нефти и газа, а также экономическое развитие регионов и районов и, следовательно, благосостояние людей.

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

Разработанные методы разведки газовых месторождений позволяют резко удешевить и ускорить проведение разведки и подготовки этих месторождений к разработке, поэтому их называют рациональными или ускоренными.

Ускоренная разведка газовых месторождений должна обеспечивать в сжатые сроки максимальный народнохозяйственный эффект от исполь­зования газа вновь открытого месторождения. Проблема эта является комплексной и должна решаться с учетом экономичес­ких аспектов и фактора времени.

Разведочный этап при ускоренной подготовке месторождений газа к разработке делится на две стадии: оценочной разведки и детальной разведки (доразведки). Стадия оценочной разведки для небольших и средних месторождений завершается после получения притоков газа в двух-трех скважинах, для крупных и уникальных месторождений - после разбуривания разреженной сетки скважин (одна скважина на 50-100 км 2 площади залежи). Последующая доразведка мелких и средних залежей осуществляется методом опытно-промышленной эксплуатации. Буре­ние разведочных скважин при этом проводиться не должно. При доразвед-ке крупных и уникальных месторождений (залежей) уточнение строения внутриконтурных частей залежей осуществляется путем уплотнения сетки разведочных скважин за счет бурения ОЭС и наблюдательных скважин, а также единичных разведочных скважин за пределами зоны эксплуата­ционного разбуривания.

Применяются следующие методы ускоренной разведки газовых мес­торождений:

· разреженная сетка разведочных скважин - мелкие и средние месторождения разведываются четырьмя-пятью единичными скважинами, крупные однозалежные разбуриваются из расчета одна скважина на 50 км 2 продуктивной площади, уникальные - из расчета одна скважина на 100 км 2 площади залежи;

· опытно-промышленная эксплуатация используется для развед­ки в основном мелких и средних месторождений газа, ввод в опытно-промышленную эксплуатацию осу­ществляется при наличии двух-трех скважин, давших газ; установлена длительность опытно-промышленной эксплуатации сроком три года, уровень отбора газа за это время должен составлять примерно 10 % от общих запасов разведуемой залежи; завершается опытно-промышленная эксплуатация подсчетом запасов газа по методу падения давле­ния; для обеспечения запроектированного уровня отбора газа в случае необходимости бурятся единичные ОЭС;

· опережающее эксплуатационное бурение - высокопродуктивные зоны эксплуатационного разбуривания крупных и уникальных зале­жей доразведываются опережающими эксплуатационными скважинами, сгущение за их счет сетки разведочных скважин производится в зависимости от характера изменчивости параметров неоднородности и продуктивности.

При разведке газовых месторождений (залежей) и подготовке их к разработке должно быть обеспечено следующее:

1) доказано (геологическими данными, пробной или опытно-промышленной эксплуатацией, газодинамическими и технико-экономическими расчетами) наличие или отсутствие нефтяной оторочки промышленного зна­чения и при наличии оторочки установлены условия ее эксплуатации;

2) проведены полноценные опробования и исследования по нескольким скважинам с целью получения основных параметров залежи;

3) установлены характерные структурные и геометрические особенности строения залежи;

4) определены основные параметры коллекторов, достаточно полно характеризующие горизонты как по разрезу, так и по площади;

5) выяснены гидрогеологические условия и возможное влияние водо­напорной системы на режим разработки залежей;

6) определено положение контактов (контуров) газовых и газонефтяных залежей;

7) определены состав газа, количество конденсата и других сопутствующих компонентов;

8) выявлены все (основные по запасам) залежи в разрезе.

Особое место среди ускоренных методов занимает разведка газовых месторождений с применением опытно-промышленной эксплуатации, которая позволяет с меньшими затратами на разведочное бурение получить необходимые и в большинстве случаев более достоверные данные для составления проекта разработки этих месторождений при одновременном отборе газа из них и подаче его потребителям. Последнее обстоятельство особенно важно для газодобывающих районов, где действующие месторождения не обеспечивают необ­ходимой подачи газа потребителю. В этих случаях ввод газовых месторож­дений в опытно-промышленную эксплуатацию осуществляется на ранних стадиях их разведки, причем для небольших залежей или линз он может быть оправдан даже при наличии только одной разведочной скважины, давшей промышленный приток газа.

Разведка газовых залежей должна вестись с учетом условий их формирования, определяющих степень заполнения ловушки газом. Под абсолютными газоупорами, которыми являются выдержанныеы толщи солей, а также ангидрита (на определенной глубине), под выдержанными мощными толщами глин, обладающими хорошими газоупорными свойствами, следует ожидать заполнение ловушек газом до замка при любой высоте. При менее надежных покрышках ловушки могут быть заполнены до замка при малой высоте, но при большой их высоте следует ожидать, что они не будут заполнены полностью.

Сказанное хорошо подтверждается практикой во всех газоносных районах, и это следует учитывать при определении положения газоводяного контакта и установлении контура газовых залежей.

В чисто карбонатных породах не может быть сколько-нибудь выдержанных газоупоров. Поэтому промышленная газовая залежь в них мох образоваться лищь при перекрытии их другими газоупорными порода ми, которые и определяют степень заполнения ловушки, а значит и высотное положение ГВК.

Газовые залежи находятся в гидродинамическом равновесии с окружающей их пластовой водой. Изучение этого равновесия дает возможность определять высотное положение ГВК по данным надежных замеров пластового давления воды и газа и смещение газовых или нефтяных залежей при движении пластовой воды, которое выражается в наклоне ГВК или водонефтяного контакта (ВНК) в сторону наименьшего напора воды.

Использование указанных возможностей при разведке газовых меcторождений может сильно удешевить и ускорить ее проведение.

При разведке пластовых газовых залежей очень часто первые скважины не вскрывают ГВК, но при этом уже есть скважины, вскрывшие пластовую воду за контуром залежи.

Наряду с использованием замеров напора воды в скважинах пробуренных на месторождении или в непосредственной близости от него, важно изучать и региональную гидрогеологию, так как при отсутствии сведений о напоре воды, полученных в районе разведываемого месторож­дения, можно по региональному изменению этого напора определять направление и характер возможного смещения залежей газа и нефти.

Так, при вскрытии несколькими разведочными скважинами залежи газа в нижнепермских и каменноугольных карбонатных отложениях Оренбургского газоконденсатного месторождения высотное положение ГВК оставалось неизвестным. Напор воды рассматриваемых продуктивных отложений в районе этого месторождения был оценен по данным региональной гидрогеологии, на основании чего было рассчитано ориентировочное высотное положение ГВК на отметке около -1800 м. Разведка залежи была ориентирована на вскрытие рассчитанного контакта, причем оказалось, что в действительности он находится на отметке -1756 м. Та­ким образом, оценка высотного положения ГВК с использованием данных региональной гидрогеологии существенно помогла правильно ориенти­ровать разведку рассматриваемой залежи.

Разработка газовых залежей проводится без законтурного заводне­ния и с расстановкой эксплуатационных скважин преимущественно в более высоких частях залежей в значительном удалении от контура. За­пасы газа в приконтурной части залежи обычно составляют малую долю всех ее запасов. Это позволяет проводить разведку залежей без детального их оконтуривания, за исключением случаев, когда локальная структура недостаточно четко выявляется геологопоисковыми работами и ГВК имеет наклон или когда под газовой залежью может находиться нефтяная оторочка промышленного значения.

В соответствии с "Классификацией запасов нефти и горючих газов" ввод газовых залежей в разработку, в том числе и в опытно-промышленной эксплуатации, разрешается только при отсутствии в них нефти промышленного значения. Поиски нефтяной оторочки под газовой залежью могут сильно осложнить раз­ведку этой залежи. Поэтому особое внимание должно быть уделено прог­нозированию наличия и характера такой оторочки.

Как уже указывалось, основной задачей разведки газовых месторож­дений в новых районах является подготовка запасов газа категорий С 1 для обоснования строительства новых магистральных газопроводов или ГХК.

Записанное в "Классификации запасов нефти и горючих газов" право ведения проектных и изыскательских работ по строительству магистраль­ных газопроводов и промысловых объектов на базе оперативных подсче­тов запасов газа позволяет значительно ускорить ввод газовых месторож­дений новых районов в разработку.

В настоящее время в ряде районов выявлены уникальные по разме­рам газовые месторождения, требующие строительства магистральных газопроводов или ГХК (Ямбургское, Даулетабад-Донмезское, Астрахан­ское и др.). К одному такому месторождению необходимо подводить несколько ниток газопровода или предусматривать поочередный ввод мощностей ГХК. Как газопроводы, так и ГХК строятся не одновременно, а последовательно. Для обоснования строительства первой нитки газо­провода (первой очереди ГХК) вовсе не требуется разведывать все запасы газа такого месторождения до известного соотношения категорий. Развед­ку достаточно осуществить лишь на части месторождения, запасы газа которой достаточны для обоснования строительства этой нитки газопро­вода или ГХК определенной мощности.

Принятие такого порядка позволит форсировать строительство газо­провода или ГХК. Одновременно ускоренный ввод части месторождения в разработку облегчит разведку месторождения в целом.

После окончания строительства и ввода в действие магистрального газопровода в новом районе в нем продолжается разведка новых газовых месторождений. При этом могут нарастать ресурсы газа для нового маги­стрального газопровода. Их выявление может происходить в течение от­носительно длительного времени. Какой должна быть степень разведанности запасов газовых месторождений, ресурсы газа которых могут яв­ляться основой для строительства нового магистрального газопровода?

Известно, что магистральные газопроводы строятся в основном на ба­зе запасов газа единичных уникальных газовых месторождений или груп­пы крупных газовых месторождений, запасы же средних и особенно мел­ких газовых месторождений при этом играют небольшую роль. В соот­ветствии с этим при наращивании запасов газа для строительства новых магистральных газопроводов разведанность уникальных и крупных га­зовых месторождений газа должна соответствовать требованиям "Клас­сификации запасов нефти и горючих газов", разведанность же запасов средних и особенно мелких газовых месторождений з этом случае должна ограничиваться доведением их до категории C 1 .

При разведке многозалежных газовых месторождений, запасы кото­рых разведываются для обеспечения строительства нового магистрально­го газопровода, внимание акцентируется главным образом на первооче­редной подготовке к разработке залежей, содержащих основные запасы газа на месторождении (например, сеноманские залежи многозалежных месторождений севера Западной Сибири). Таким образом, при разведке газовых месторождений в новых районах частично применяются ускорен­ные методы.

Отсутствие системы магистральных газопроводов определяет перво­степенную необходимость ускоренной подготовки запасов промышлен­ных категорий базовых месторождений. Разведка мелких и средних мес­торождений при отсутствии местного потребителя газа завершается на оце­ночной стадии подготовкой запасов категорий C 1 + С 2 .

Ускорение разведки базовых месторождений достигается применением на оценочной стадии разреженной сетки скважин и подготовкой запасов только промышленной категории С 1 . Периферийные участки базовых месторож­дений доразведываются опережающими наблюдательными и пьезометри­ческими скважинами, а также единичными разведочными скважинами. Доразведка крупных и уникальных месторождений проводится в услови­ях их поэтапного ввода в разработку, В этой связи сгущение сетки разве­дочных скважин должно осуществляться участками в соответствии с за­проектированным направлением промыслового обустройства месторож­дения.

Для контрольной оценки достоверности запасов крупных и уникаль­ных месторождений газа, подсчитанных объемным методом по разражен­ной сетке скважин, может также использоваться метод падения давления. Оперативная оценка этим методом запасов газа дренируемых зон базо­вых месторождений в условиях их поэтапного ввода в разработку повы­шает эффективность ускоренной разведки.

2.2. Совершенствование методики ускоренной разведки газовых месторождений

Высоки темпы развития газовой промышленности России обусловливают необходимость сокращения сроков разведки и ускорения подготовки к разарботке гаховых и газоконденсатных месторождений. В связи с этим первостепенное значение приобретают вопросы дальнейшего совершенствования методики ускоренной разведки газовых месторождений, повышения качества исходных данных для проектирования и быстрейшего ввода в эксплуатацию, рациональной разработки залежей.

Основной целью разведки газовых, газоконденсатных и газонефтяных месторождений, как и месторождений других полезных ископаемых, является установление их промышленного значения и условий разработки. Важно при этом установить необходимую степень разведанности месторождений, чем и определяются сроки их разведки. Эта задача должна решаться с учетом особенностей разработки газовых и газонефтяных месторождений (залежей), необходимости и возможности ускоренного ввода их в разработку и с учетом оптимальных технико-экономических показателей планируемой разведки и намечаемой разработки этих месторождений.

Правильный учет перечисленных факторов позволит провести разведку газовых и газонефтяных месторождений с наименьшими затратами средств и времени и тем самым обеспечить ускоренный ввод их в разработку. Учет факторов ускорения разведки должен осуществляться с самого начала поисково-разведочного процесса и на всех его последующих стадиях, включая опытно-промышленную эксплуатацию.

Ускоренная разведка крупных и уникальных газовых месторождений по разреженной сетке скважин с последующей их доразведкой в процессе разработки эксплуатационным бурением позволяет на практике и в сжатые сроки получить все необходимые данные для подсчета запасов газа и обоснованного проектирования разработки. Высокая эффективность в начале применения методики ускоренной разведки крупных месторождений проявилась на примере Медвежьего и Уренгойского месторождений севера Западной Сибири, где эксплуатация сеноманских залежей началась весьма скоро после их открытия. От ускоренного ввода в разработку газовых месторождений хозяйство страны уже получило значительный экономических эффект.

Таким образом, широкое применение ускоренных методов разведки позволило резко сократить срок ввода в разработку значительного числа месторождений газа и повысить эффективность их разведки.

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

Число газовых месторождений с запасами, исчисляемыми единицами миллиардов кубометров, достигает в целом по России нескольких сотен. С целью ускорения ввода в эксплуатацию месторождений в большинстве районов России широко применяются рациональные методы разведки с использованием опытно-промышленной эксплуатации.

Одним из основных районов, где наиболее полно представлены небольшие сложнопостроенные месторождения различных типов, которые, как правило, ускоренно вводились в опытно-промышленную эксплуатацию, а к настоящему времени закончены разработкой, является Западное Предкавказье. На примере этого района рассмотрим как положительные, так и отрицательные стороны методики проведения поисково-разведочных работ и доразведки небольших залежей методом опытно-промышленной эксплуатации.

При ускоренной подготовке небольших месторождений газа к разработке практикуется разделение этапа разведки на две стадии: оценочную и детализационную (доразведки). На оценочной стадии бурением единичных разведочных скважин осуществляется оперативная подготовка запасов по категории С 1 + С 2 и выдаются необходимые данные для проектирования опытно-промышленной эксплуатации. На второй стадии, после решения вопроса о вводе месторождения в разработку, без бурения дополнительных разведочных скважин производится его доразведка методом опытно-промышленной эксплуатации для уточнения эксплуатационной характеристики, выяснения особенностей взаимодействия отдельных частей залежей и подсчета запасов по методу падения давления.

В ряде газодобывающих районов с развитой сетью магистральных газопроводов (Нижнее Поволжье, Предкавказье и др.) после бурения первых разведочных скважин осуществлен ускоренный ввод в разработку много численных небольших и средних месторождений на базе запасов категории С 1 и С 2 с проведением их доразведки с помощью опытно-промышленной эксплуатации.

Результаты широкого применения опытно-промышленной эксплуатации подтвердили в общем высокую эффективность ее использования как метода доразведки. Однако детальный анализ применения опытно-промышленной эксплуатации газовых месторождений для их доразведки показал, что значительная эффективность достигается в основном только на месторождениях относительно простого геологического строения. В то же время небольшие и средние сложнопостроенные газовые месторождения, несмотря на их ускоренный ввод в разработку через опытно-промышленную эксплуатацию, продолжают доразведываться с помощью дополнительных разведочных скважин, причем возможности опытно-промышленной эксплуатации как метода доразведи практически не используются. Последнее приводит к существенной из переразведанности и очень низкой эффективности геологоразведочных работ, а эксплуатация сложнопостроенных месторождений характеризуется низкими показателями разработки.

В Западном Предкавказье накоплен значительный опыт по ускоренной разведке небольших и средних месторождений газа сложного строения путем совмещения этапов детальной разведки и опытно-промышленной эксплуатации. За последнее время с помощью опытно-промышленной эксплуатации ускоренно введено в разработку большое количество газовых месторождений. При этом опытно-промышленная эксплуатация большинства сложнопостроенных небольших месторождений в районе проводилась в основном без решения задач их доразведки. В результате после завершения опытно-промышленной эксплуатации лишь в редких случаях был получен достаточных объем информации для более или менее уверенного решения вопроса о продуктивной характеристике и запасах этих месторождений. Сложность продуктивного разреза, низкое качество сейсмоосновы и стремление разведочных организаций в этих условиях добиться прироста запасов газа промышленных категорий обусловили размещение на небольших месторождениях значительного числа оконтуривающих разведочных скважин даже после ввода их в разработку. Такой подход к доразведке небольших сложнопостроенных месторождений газа в Западном Предкавказье привел к существенной переразведанности всех их при низкой эффективности разведочных работ.

Начиная с 1966 г. в Западном Предкавказье ускоренным способом вводились в разработку практически все вновь открываемые месторождения газа. Эти небольшие месторождения характеризовались значительными глубинами залегания продуктивных горизонтов (до 4600 м на Кузнецовском месторождении), сложными сейсмогеологическими условиями, сильно выраженной неоднородностью продуктивного разреза, аномальным залеганием газа и воды, упруговодонапорным режимом выработки и т.д. Газоносность таких месторождений была связана с альб-аптским терригенным комплексом нижнего мела (большая часть), а также с терригенными отложениями верхней (Юбилейное) и средней юры (Кузнецовское). Залежи газа приурочены к ловушкам структурного (Митрофановское, Ловлинское), литологического (Самурское), стратиграфического, гидродинамического (Соколовское) и комбинированного (Кавказское) типов.

Площадь газоносности рассматриваемых месторождений района колеблется от 2,8 км 2 (Двубратское) до 17,3 км 2 (Усть-Лабинское). На месторождениях вскрыто от одного (Ладожское) до пяти (Юбилейное) продуктивных горизонтов.

Несмотря на низкое качество подготовки площадей геофизическими методами значительная часть мелких месторождений района открыта первыми поисковыми скважинами. После получения фонтана газа на площади начиналось бурение разведочных скважин.

Освоение почти всех рассматриваемых небольших месторождений района происходило в три стадии: поисковую, разведочную-оценочную и разведочную-детализационную (опытно-промышленная эксплуатация), причем стадия доразведки (датализационная) на месторождениях часто неоправданно затягивалась чуть ли не до завершения разработки залежей. После завершения работ поискового этапа (получение промышленного притока газа) на разведочной площади начинались работы оценочного этапа разведки. Разведочные скважины располагались преимущественно по профильной системе. Но при этом расстояние между ними часто было больше самих залежей газа. В результате значительная часть разведочных скважин оказывалась за контуром газоносности. Так, на Митрофановском месторождении, открытом первой поисковой скважиной, для оконтуривания залежи было пробурено еще пять скважин, из которых лишь одна оказалась продуктивной, а четыре попали за контур газоносности. В последующем для доразведки этого месторождения было пробурено еще семь разведочных скважин.

Анализ методики работ по ускоренному освоению небольших сложнопостроенных газовых месторождений Западного Предкавказья показал, что в большинстве случаев они вводились в опытно-промышленную эксплуатацию первыми скважинами, давшими продукцию, т.е. при минимальном объеме информации о строении месторождений. Например, Митрофановское месторождение было введено в опытно-промышленную эксплуатацию, когда на нем было пробурено в общей сложности шесть поисково-разведочных скважин, в том числе две продуктивных.

Заключение

Значение нефтегазовой отрасли в народном хозяйстве страны огромно. Практически все отрасли промышленности, сельское хозяйство, транспорт, медицина и просто население страны на современном уровне развития потребляют нефть, природный газ и нефтепродукты. При этом, потребление их внутри страны из года в год возрастает.

Перспективы развития нефтегазового комплекса связаны с огромными потенциальными ресурсами нефти и газа, которые залегают в недрах и еще не разведаны. К ним относятся большие площади перспективных земель, как в пределах суши, так и на акваториях, где имеются предпосылки для обнаружения значительных скоплений нефти и газа.

Это относится и к районам, где давно проводится добыча УВ, и к тем, где поисковые работы практически не проводились. Среди первых находятся Урало-Поволжье, Тимано-Печора, Западная Сибирь, Предкавказье, Прикаспий, Восточная Сибирь, Дальний Восток (Сахалин). В указанных районах сосредоточены еще значительные прогнозные ресурсы нефти и газа, которые необходимо разведать и прирастить запасы УВ в стране в ближайшем будущем.

В указанных регионах перспективы поисков новых объектов нефти и газа могут быть связаны:

С выявлением перспективных горизонтов на большой глубине (более 4,5 км);

С поисками и разведкой нефти и газа в карбонатных коллекторах;

С выявлением неструктурных ловушек и поисками залежей УВ на склонах сводовых поднятий и бортах впадин и др.

Кроме этого, перспективы обнаружения новых нефтегазовых объектов имеются и в неизученных частях России, где работы вообще не проводились, либо проводились в небольших объемах и не дали положительного результата.

К ним относятся, например, центральные районы европейской части России. Здесь имеются впадины земной коры (Московская и Мезенская), выполненные мощной толщей древних отложений. Перспективы нефтегазоносности этих впадин связаны с отложениями венда (протерозой), нижнего и верхнего палеозоя.

Перспективы нефтегазоностности связаны также с неизученными частями Восточной Сибири и Дальнего Востока, где возможные продуктивные горизонты могут быть в палеозойских и мезозойских отложениях. К ним относятся, например, Тургузская впадина (глубиной 4 км).

Новые открытия могут быть сделаны в арктических акваториях России, на шельфе Баренцева и Карского морей, которые являются геологическим продолжением платформенных частей суши Русской и Западно-Сибирских плит, а последние являются наиболее продуктивными частями России.

Коллектив учёных института геологии Российской академии наук открыл совершенно новый метод прогноза месторождений углеводородов и других ископаемых, названный термотомографией. Суть метода заключается в формировании трёхмерных моделей распределения тепловых потоков и температур, что дает возможность получить срезы геотермического поля практически на любой глубине и, следовательно, определить тот уровень, на котором имеются подходящие условия для образования углеводородов. Данный метод позволяет прогнозировать локализацию размещения месторождений и их глубину в первом приближении и за счет этого экономить на проведении поисковых работ миллионы долларов.

Идеологически этот способ начали разрабатывать в начале 2000-х. «Хорошо известно, что формирование газа, нефти и газоконденсата происходит при наличии вполне определённых условий, - рассказывает координатор проекта профессор Михаил Хуторской, завлабораторией тепломассопереноса института геологии РАН. - Так, для образования нефти необходим интервал температуры 110-140°С, газа - 150-190°С. Мы решили рассчитать, на каких глубинах имеется этот интервал температур. Согласно этим расчётам мы планировали составить достоверный прогноз залежей нефти, чтобы сказать нефтяникам: «Бурите здесь, пожалуйста, на глубину такую-то. Именно на ней начинается процесс катагенеза (то есть процесс преобразования органики в молекулу углеводорода)».

Тестировать верность своей гипотезы учёные решили в достаточно изученных геотермических районах: в акватории Баренцева моря. Первая построенная 3D-модель, протестированная здесь, показала, что известные углеводородные месторождения локализуются в пределах определенных термических куполов, которые оказались видны на трехмерных моделях. То есть нефть залегала точно в том диапазоне, который был рассчитан для геотермической аномалии.

Точно такое же совпадение получилось и на месторождениях Карского моря, Припятской впадине (здесь эксперименты проводились с коллегами из Белоруссии), Прикаспийской впадине, Северогерманской впадине (тестовые работы проводились совместно с немецкими учеными).

«В результате испытаний мы окончательно поняли, что наш метод годится в качестве поискового признака, - отметил Хуторской. - Если найден термический купол, это может являться признаком больших перспектив нефтегазоносности».

Проанализировав все обнаруженные закономерности, учёные решили заняться отработкой метода на перспективном, но не изученном районе - в акватории моря Лаптевых. Для этой территории была разработана своя 3D-модель, которая показала наличие 2-х термических куполов. Исходя из полученных данных, учёные обозначили район поиска в виде треугольника, в качестве вершин которого выступали остров Столбовой и устья двух рек - Яны и Лены. Согласно меркам нефтяной разведки, стоимость этого прогноза оказалась очень низкой - 300 тысяч рублей.

По словам Хуторского, главное преимущество разработанного коллективом термотомографического метода локализации нефтегазоносности состоит в его экономичности и по трудовым затратам, все о макияже и ресницах в одном месте и по стоимости. Активно используемые в поиске природных ресурсов геофизические методы поиска нефти и газа, например, разные способы сейсморазведки, неплохи для картирования нефтегазоносных структур, но не могут определить, что же находится на указанной глубине - нефть или же просто вода. Они нуждаются в совместном использовании с другими методами, к примеру, с глубинной геотермикой или геоэлектрикой. Использование нового метода дает возможность сэкономить десятки и сотни миллионов рублей за счет уменьшения объёмов буровых работ. Причем термотомография не требует проведения дополнительных измерений, а оперирует данными, имеющимися в мировой информационной базе данных тепловых потоков. Основываясь на этих данных, можно построить термотомографическую модель оценки нефтегазоносности практически для любой территории.

По итогам проведенного исследования российские учёные опубликовали десятки статей в ведущих зарубежных и российских журналах в своей отрасли. Немецкое издательство Springer Verlag оценило одну из этих статей как выдающуюся, поэтому она была включена в годовой обзор по геологии.

Но, как это обычно бывает, метод термотомографии, как и любые новые методы поиска нефти и газа, внедряется в практику не очень активно. На данный момент выполнено 2 хозяйственных договора с производственными организациями, функционирующими в Арктике; заинтересовавшийся поначалу «Лукойл» с ответом не спешит, поэтому пока не ясно, готова ли компания пополнить свой арсенал методов прогнозирования месторождений разработкой отечественных учёных.

Сами исследователи такой ситуацией не удивлены и объясняют низкий интерес к новой методике инерцией мышления руководителей крупных российских нефтяных компаний, которые чаще всего руководствуются простой логикой: чем больше вкладываешь средств, тем больше нефти получишь в итоге. Стимулов внедрять новые технологии у них отсутствуют. Поэтому учёным необходимо заниматься продвижением своего метода, чтобы разработка получила широкое применение на практике.

Добыча нефти — сложный и многоступенчатый процесс. Необходим комплексный подход, включающий несколько стадий изучения, требующий огромных инвестиций и трудозатрат. Стремление к максимизации эффективности, сокращению издержек и исключению негативных последствий для окружающей среды подталкивает компании к внедрению инноваций и тщательному исследованию месторождения задолго до того, как на нем началась работа.

Разведка

Геологоразведка и добыча во все времена требовали огромных инвестиций, использования самых современных технологий, глубокой и всеобъемлющей экспертизы, и даже несмотря на все это, риски — огромны.

Бурение самой простой неглубокой скважины обходится в миллионы рублей, на шельфе, например, в Северном море, затраты могут достигать 1,5 млрд, и это не предел.

На таком фоне значение всех этапов геологоразведки трудно переоценить, ведь каждая скважина, промахнувшаяся мимо нефти, может стать причиной огромных убытков. Чтобы вложенные в проект деньги окупились, необходимо заранее убедиться, что сырья в недрах достаточно, и его получится извлечь.

А для долгосрочного развития компании и отрасли в целом необходимо постоянно искать новые места залегания нефти. Даже небольшие перерывы чреваты резким снижением добычи в будущем.

В те времена, когда углеводороды практически не применялись в промышленности, а ценилась только их горючесть и вязкость, за миллионами баррелей никто не гнался. Поэтому добывали сырье часто там же, где увидели его на поверхности почвы, и никто не мог предугадать, когда оно закончится.

В 1962г. в американском юмористическом шоу Beverly Hillbillies был такой эпизод: главный герой с ружьем охотится на кролика, стреляет, промахивается и попадает в землю, а оттуда сразу же вытекает нефть. Еще минута и простой американец становится миллиардером.

По мере развития индустрии в начале двадцатого века потребовались большие объемы сырья, и именно это время можно считать точкой отсчета для геологоразведки в современном понимании. Для того, чтобы бурить там, где нефти достаточно, необходимо было выяснить несколько вещей: как выглядит структура слоев почвы, и в каком слое залегает сырье, как визуально оценить потенциальную привлекательность участка, как проверить факт наличия нефти и газа, а затем оценить объем.

Как залегает нефть

Одно из ключевых свойств нефти заключается в том, что она обладает меньшей плотностью, чем вода. Проверить это очень легко: налейте в любую емкость подсолнечного масла и добавьте воду. Вода окажется внизу, масло поднимется наверх. Если в емкости остался и воздух, представляющий собой смесь газов, то он расположится на самом верху, сформировав третий слой. Именно так нефтеносные пласты и формируются: снизу вода, посередине нефть, выше — природный газ.

Породы, заключающие нефть и допускающие свободное перемещение и накопление жидкостей и газов, называются коллекторами. Чаще всего они — осадочные. Пористость коллекторов зависит от типов зерен, а также от наличия цемента. Проницаемость определяется размером пор и их сообщаемостью.

Главнейшими коллекторами нефти являются пески, песчаники, конгломераты, доломиты, известняки и другие хорошо проницаемые горные породы.

При этом для формирования коллектора необходимо, чтобы пористый слой был заключен между непроницаемыми слоями, например, глиной и гипсом.

Нефть залегает в так называемых «ловушках». Бурить наугад бесполезно. Чтобы увеличить шансы на успех, нефтяники используют аэрофотосъемку и сейсморазведку.

Ловушка, в которой богатые углеводородами слои оказываются зажатыми между непроницаемыми слоями и является главной добычей нефтяников. Но бурить наугад бесполезно, ведь большинство месторождений расположены на глубине более километра и с поверхности ловушки не видно.

Аэрофотосъемка и сейсморазведка

Чтобы увеличить шансы на успех, человечество сначала научилось анализировать местность, по косвенным признакам определяя, где же находится нефть. Это направление получило развитие после появления аэрофотосъемки. В наши дни упор делается на аэромагнитную и гравиметрическую съемку — с помощью таких методов можно выявить структурные особенности почвы.

Более того, сегодня нефтяникам помогают и космические технологии: группировка российских научных спутников помогает определить, как формировалась почва, и где может залегать сырье. Важную роль играют и экспедиции, цель которых — выяснить, целесообразно ли начинать бурение.

Сегодня сейсморазведка на суше осуществляется с помощью специальных передвижных платформ и сети из тысяч высокоточных датчиков. Компьютеры на основе полученных данных составляют карту, на которой отчетливо видны не только очертания, но и сведения о составе тех или иных слоев. Дело в том, что разные по типу породы по разному отражают звук, то есть соль «поет» не так как, например, глина.

Звуковые волны способны пронизывать землю на 3 км. в глубину и более. Почва действительно хорошо проводит звук, и не зря наши предки прикладывали ухо к земле, чтобы услышать топот конских копыт на расстоянии нескольких верст. По итогам такого безопасного «простукивания» и «прослушивания» принимается окончательное решение о бурении проверочной скважины.

Документальный фильм «Внимание! Взрыв!» (Куйбышевская студия кинохроники, 1975 год)

Специфика работы на шельфе заключается в том, что здесь приходится использовать пневматику. Сначала на дно опускается сеть датчиков, а затем корабль с помощью специальных звуковых пушек, высвобождающих сжатый воздух, отправляет звуковые сигналы, которые и позволяют узнать, что же находится под морским дном. Данные технологии применяются только вместе с целым комплексом мер по предотвращению влияния на морскую фауну.

Вообще удивительно, насколько в нашем мире связаны разные области знания. Так Энди Хильдебранд, автор современного компьютерного анализа сейсмических данных, произвел революцию и в музыкальной индустрии, создав систему коррекции нот вокала («Автотюн»).

	Еще до революции по инициативе В.И. Вернадского и А.П. Карпинского была создана комиссия по геологоразведке. После революции деятельность была возобновлена. Перед Геолкомом была поставлена задача по научному сопровождению геолого-поисковых и разведочных работ, по развитию соответствующих направлений науки, подготовке специалистов.
	К этому моменту большая часть территории СССР была исследована геологами с воздуха. Составлены карты в масштабе 1:5000000 и 1:2500000, а отдельные рудные районы геологическими картами масштабов 1:200000 и крупнее. В этот период были выявлены новые месторождения медно-никелевых, железных, апатитовых руд и редких металлов.
	1941-1945 В годы войны перед геологической службой страны была поставлена неотложная задача по расширению и использованию минерально-сырьевых бах Урала, Сибири, Дальнего Востока и Средней Азии для обеспечения фронта стратегическими видами минерального сырья. Многие месторождения, открытые в довоенные годы, были вовлечены в эксплуатацию.
	Произошло качественное преобразование геологической службы страны. Геологоразведка перешла к Министерству геологии и охраны недр СССР. К числу наиболее крупных достижений относятся открытие месторождений алмазов в Якутии, нефти и газа в Тюмени и Прикаспии, никеля, меди и драгоценных металлов в Норильске, на Кольском п-ове, Курской магнитной аномалии и др.
	Вновь реорганизация. По ее итогам в системе Министерства геологии СССР действовало более 200 территориальных и специализированных подразделений, объединявших 700 стационарных экспедиций и несколько тысяч геологических партий. Кадры дипломированных специалистов готовились в 50 вузах страны и многочисленных техникумах.
	Согласно сформированной в 1981г. в Мингео СССР было 90 объединений, в том числе — 3 всесоюзных. В середине 1980 годов численность работников в геологической отрасли достигла 700 тыс. чел., из них более 100 тыс. специалистов с высшим образованием. Научный сектор был представлен специализированными НИИ и конструкторскими бюро, в которых работало более 400 докторов и свыше 4000 кандидатов наук.

Пробные вышки

После того как было принято решение о том, как глубоко и где конкретно находится ловушка с нефтью, приходит время проверочных скважин. На самом деле, если мы говорим о стратегической геологоразведке, то опорные, параметрические и структурные скважины могут буриться и на ранних этапах, чтобы определить, на какие месторождения компания может рассчитывать в будущем.

Если же говорить о запуске коммерческого использования конкретного месторождения, то здесь важно понять, сырье какой категории и в каком объеме находится под землей, насколько легко оно извлекается, и вообще, с точки зрения монетизации, стоит ли начинать здесь полномасштабную добычу?

Интересно, что первой целью при бурении поисковых скважин становится не сама нефть, а столбик породы, так называемого керна. На поверхность поднимают образец того или иного пласта цилиндрической формы, который затем направляется на детальный анализ в лабораторию. Сделав выводы о перспективах добычи нефти на основе структуры керна, пробу отправляют в специальное кернохранилище, где она будет оставаться всегда, даже когда само месторождение будет выработано.

Помимо физических проб, нужно добыть и дополнительную информацию. Например, о том, как пласт почвы меняется по мере удаления от скважины. Под землю могут опустить специальный геофизический зонд. Надо сказать, что нефтяники не лишены юмора. Этот метод называется каротаж от французского «carotte» («морковь»). Уж очень высокотехнологичный зонд похож на морковку.

Огромную роль в геологоразведке играют косвенные методы исследования — от космической и воздушной съемки — до сейсмического анализа. Все эти технологии позволили одновременно сократить издержки компаний, ускорить процесс принятия решения о бурении и уменьшить негативное влияние на экологию. Важно, что увеличилась точность определения мест залегания нефти. Изначально до трех четвертей предварительных скважин приходилось навсегда запечатывать: нефти под землей не находили. Сегодня компания «Роснефть» в своих исследованиях принимает верные решения в 70-80% благодаря использованию современных технологий и всесторонней экспертизы.

«Роснефть» активно ведет геологоразведочные работы в таких перспективных регионах как Восточная Сибирь, арктический шельф, Дальний Восток и шельф южных морей России. Без этих работ не было бы разработки Ванкорского месторождения, проектов Сахалин-3 и Сахалин-5. Отметим, что шельфовая геологоразведка — одно из наиболее важных стратегических направлений, так как, несмотря на значительные капвложения, именно она позволит нарастить общий объем запасов и обеспечит перспективы роста бизнеса на годы вперед.

В 2014 году «Роснефть» удерживала лидерство среди российских компаний в области геологоразведки.

В 2014 году отмечен рост по основным видам геологоразведочных работ: объем сейсморазведочных работ 2Д (плоские карты) увеличился на 3%, до более чем 2 тыс. пог. км. Сейсморазведочные работы 3Д (объемные карты) превысили 9 тыс. кв. км. Рост по сравнению с 2013 г. около 9%. Поисково-разведочным бурением пройдено 223 тыс. м горных пород, что на 4 тыс. м больше аналогичного показателя предыдущего года. Эффективность поисково-разведочного бурения выросла до 80% по сравнению с 76% в 2013 г.

• Затраты на геологоразведку на составили 42,9 млрд руб., при этом в 2014 г. удельный показатель стоимости прироста 1 тонны н.э. снизился на 7%, до 112 руб.

• Прирост запасов в Западной Cибири - 186,5 млн т нефти и 72,2 млрд куб. м газа. 57 поисково-разведочных скважин с успешностью 89%. Открыто Таврическое месторождение в рамках Уватского проекта на юге Тюменской области и 18 новых залежей.

• Общий прирост запасов в Восточной Cибири - около 49 млн т нефти и 43,6 млрд куб. м газа. Открыто 9 новых залежей.

• Общий прирост запасов в Волго-Уральском регионе - 42,5 млн т нефти и 4,0 млрд куб. м газа. Открыты Рудниковское и Южно-Барсуковское месторождения в Самарской области и 37 новых залежей.

• По итогам 2014 г. остаточные извлекаемые запасы (МСФО) ОАО «НК «Роснефть» по категории ABC1+C2 составляют 11,5 млрд т нефти и конденсата и 7,2 трлн куб. м газа.

• Замещение промышленных категорий запасов углеводородов ABC1 с учетом приобретений составляет 461 млн т н.э., или 156% к 2013 г. При этом кратность запасов по отношению к текущей добыче составляет 45 лет.

Наращивание ресурсной базы является одним из ключевых приоритетов Компании. В 2014 г. в результате успешного проведения геологоразведочных работ открыты 64 новые залежи и 5 месторождений, в том числе 2 месторождения на шельфе. Суммарные запасы открытий составляют около 560 млн т нефтяного эквивалента.

В 2014 г. прирост запасов по категории ABC1 за счет геологоразведочных работ составил по нефти и конденсату 252 млн т, по газу — 132 млрд куб. м.

Доказанные запасы углеводородов НК «Роснефть» по стандартам SEC (Комиссия по биржам и ценным бумагам США) составили около 34 млрд барр. н.э. (около 4,6 млрд т н.э.). В том числе запасы жидких углеводородов (нефть, конденсат, NGL) составили около 25,4 млрд барр. н.э. (3,4 млрд т н.э.), запасы газа - около 50 трлн куб. футов (свыше 1,4 трлн куб. м). Таким образом, в 2014 г. коэффициент замещения запасов углеводородов по классификации SEC составил 154%; коэффициент замещения запасов нефти, газового конденсата и NGL достиг 116%, коэффициент замещения газа - 263%. Увеличение запасов углеводородов составило 963 млн барр. н.э. (134 млн т н.э.).

Обеспеченность ресурсами по классификации prms насчитывает 20 лет по запасам нефти и 39 лет по запасам газа.

Геологоразведка «Роснефти»

• Доказанные запасы углеводородов: 33 977 млн барр. н.э.
• Коэффициент замещения запасов углеводородов: 154%.
• Прирост запасов углеводородов: 963 млн барр. н.э.

Добыча нефти

Потенциал нефти и газа человечество по-настоящему раскрыло только в XX веке. Углеводороды положили начало важнейшим технологиям и дали импульс к развитию промышленности и энергетики. При этом именно роль нефти в мировой экономике остается ключевой. Такого мнения придерживаются не только сами нефтяники, но и другие представители сферы ТЭК, а также профильные ведомства.

Все цифры лежат на поверхности: более половины всей вырабатываемой энергии обеспечивает нефть. К тому же 90% всей химической продукции создается на ее основе.

В 2014 г. в мире ежедневно добывалось более 84 млн баррелей «черного золота». В списке крупнейших производителей нефти страны ОПЕК, США, Россия и КНР.

Однако полномасштабная добыча началась сравнительно недавно, ведь жидкое сырье выкачивать из недр земли не так-то просто. В предыдущей главе мы рассказали о том, в каких подземных пластах залегает нефть, и как ее обнаружить. Коснулись и темы оценочного и предварительного бурения. Но когда же человечество стало добывать нефть, и какие технологии применяются сегодня?

История нефтедобычи

	6 тысячелетие до н.э. Человечество научилось добывать нефть Первым способом добычи нефти был сбор с поверхности водоемов – его применяли в Мидии, Вавилонии и Сирии еще до нашей эры (по некоторым данным 6-4 тысячелетие до н.э.). В Египте нефть применяли для бальзамирования. Черпали как из колодца – ведром. Кстати, в английском языке для обозначения скважин до сих пор используется термин “Well” («колодец»).
	4 век В древнем Китае добывали нефть с помощью бамбуковых труб Китайцы научились добывать сырье из-под земли с помощью бамбуковых буров. Уже в четвертом веке нашей эры они умели выкачивать нефть из скважин до 240 метров глубиной! В древности не было необходимости производить нефть в больших объемах, ведь использовалась она, в первую очередь, как горючий материал, в том числе, и в военном деле.
	18 век Ухта становится центром нефтедобычи России Эта река, на которой позже построили целый город, в 18 веке стала первым центром нефтедобычи. Здесь надо сказать спасибо Петру Великому, который основал Берг-коллегию – первое ведомство, ответственное за горнорудное дело. Всего до 1767 года в России добыто 3,6 т нефти, но все тем же «колодезным» способом.
	19 век Начинается промышленная добыча нефти с использованием скважин В 19 веке научились манипулировать давлением для подъема сырья на поверхность. Первую настоящую скважину пробурили в 1846 году в поселке Биби-Эйбат, входившем тогда в Российскую империю. Месторождение расположено рядом с городом Баку, который еще Марко Поло воспел как центр мировой нефтедобычи. Но это бурение было разведочным. Реальная добыча началась в 1864г. на Кубани, в селе Киевском. Добывать нефть на шельфе первыми решили американцы: в 1896г. вышку поставили у берегов Калифорнии.

Нефтедобыча в СССР и РФ

Советский Союз полностью обеспечил себя нефтью и стал одним из главных экспортеров сырья. В 1940г. накануне Великой отечественной войны было добыто более 30 млн тонн нефти, и хотя центры нефтедобычи стали одними из главных целей противника в ходе войны, лишить советскую армию топлива так и не удалось. А СССР начал разработку новых месторождений нефти помимо нефтеносных районов Баку и постройке новых НПЗ.

Благодаря развитию новых месторождений, в первую очередь, в Западной Сибири, СССР быстро наращивал объемы добычи. Так в период с 1971 по 1975 годы он вырос с 7,6 миллионов баррелей в день до 9,9 миллионов баррелей в день. И по сей день регион остается одним из главных «нефтяных козырей» России: в Ханты-Мансийском автономном округе добывают около 60% от объема ежегодной добычи нефти в нашей стране. В 1988 году Советский Союз достиг рекорда – 11, 4 миллионов баррелей в день, причем большая часть приходилась на месторождения Западной Сибири. Но с этого момента технологические упущения дали о себе знать – долго сдерживать падение объемов было невозможно.

Большое влияние на кризис в отрасли оказал распад Советского Союза. Внутренний спрос упал, возможностей для экспорта не хватало. Из-за финансовых трудностей сокращалось бурение, скважины не получали должного обслуживания, не производился ремонт. Падение объемов добычи нефти прекратилось только в 1997 году.

В 2014 году Россия ежедневно добывала в среднем 10,578 млн баррелей нефти. Это рекордный показатель за весь постсоветский период.

В будущем уровень добычи может продолжить рост, за счет освоения новых месторождений, например, на шельфе Арктики.

1934 Саратовский НПЗ был построен в 1934 году. За трудовой подвиг в годы ВОВ предприятие награждено Орденом Отечественной войны I степени и ему передано на вечное хранение Знамя Государственного Комитета Обороны СССР. Сегодня мощность Саратовского НПЗ составляет 7 млн т. (50,7 млн барр.) нефти в год (мощность была увеличена после реконструкции ЭЛОУ-АВТ-6 в октябре-ноябре 2013 г).Саратовский НПЗ перерабатывает нефть марки Юралс и нефть Саратовского месторождения, поступающую по трубопроводу, а также нефть Сорочинского, Оренбургского и Зайкинского месторождений, поступающую по железной дороге.Все выпускаемые заводом моторные топлива соответствуют классу 5.

Бурение скважины

С тех пор, как в 19 веке пробурили первые скважины, много нефти утекло… Нефтяники научились выкачивать сырье и после того, как скважина перестанет фонтанировать. В противном случае 80-85% нефти не удалось бы поднять на поверхность, а глубина скважин может достигать нескольких километров. Как же устроены современные буровые вышки, и какие методы используются для максимально эффективной нефтедобычи?

Для бурения скважины используются буровые установки, которые в простонародье называют вышками. На самом деле вышка – лишь часть комплекса сооружений, задействованных в процессе.

Диаметр нефтяных и газовых скважин уменьшается от начала «устья» к концу — «забою». Диаметр не превышает 900 мм в устье и почти никогда не бывает меньше 165 мм в забое. Глубина может составлять от нескольких десятков до нескольких тысяч метров. После бурения скважина укрепляется специальными трубами и цементом. Во время бурения скважина промывается, лишние остатки породы выкачиваются на поверхность.

Есть два основных типа бурения – роторное и бурение с помощью забойных двигателей.

Основное отличие заключается в том, что роторное бурение предусматривает расположение двигателя на поверхности, а в забойном двигатель находится над долотом, «вгрызающимся» в породу.

В различных ситуациях используется вертикальное бурение, наклонно-направленное, в том числе, горизонтальное, кустовое (сеть наклонных скважин, устья которых сгруппированы), многозабойное (скважина разветвляется) и отдельно выделяется шельфовое бурение, о котором расскажем в специальной главе.

Современные методы добычи

В настоящий момент актуальны три метода нефтедобычи в зависимости от давления в нефтеносном пласте и способов его поддержания.

Первичный метод подразумевает выход нефти на поверхность под действием естественных сил. Это тот самый нефтяной «фонтан», который часто показывают в кино. После вскрытия пластов, сдерживающих сырье, происходит замещение нефти подземными водами, выталкивание за счет расширения газов и другие процессы, изменяющие давление естественным способом. Как мы уже упоминали, лишь малый объем сырья можно добыть первичным методом.

Чтобы увеличить эффективность, используются дополнительные инструменты. Применяются разные типы насосов, в том числе погружные, штанговые и электрические. Штанговые насосы используются в сочетании с механическими приводами, расположенными на земле. Нам они хорошо известны: это станки-качалки. Около 2/3 всех добывающих скважин в мире используют штанговые насосы, поэтому «качалка» стала символом нефтяной промышленности. Штанговые насосы с наземным приводом могут использоваться для неглубоких вертикальных скважин и наклонных скважин с незначительным отклонением от вертикали. Типичные глубины — от 30 метров до 3,3 км, максимальные глубины — 5 км.

Вторичный метод нефтедобычи используется, когда сырье невозможно поднять на поверхность за счет естественных сил или с помощью насосов. Любое месторождение в определенный момент требует такого подхода. Тогда приходится наращивать давление, либо уменьшать плотность нефти, закачивая в месторождение газ или воду. Технология airlift поднимает нефть из скважины вместе с пузырьками воздуха. Его специально вкачивают в трубу, и так как воздух еще менее плотное вещество, чем нефть, его пузырьки помогают сырью выйти наружу. Gas lift предполагает использование других газов, например, углекислого. Возможно применение воды. Такой вариант предполагает дополнительные издержки, так как нефть смешивается с водой, и в результате приходится их разделять. Это явление называют «обводненностью» нефти. Сочетание первичного и вторичного методов обеспечивает извлечение из скважины 35-45 % сырья .

Третичный метод – территория высоких технологий. Вязкость нефти снижается за счет нагревания. Самый распространенный инструмент – горячий водяной пар. Проще всего использовать когенерацию, иными словами, мощности, позволяющие комбинировать производство электроэнергии и тепла. По такому принципу работают всем известные ТЭЦ. Вместо пара можно попробовать сжигание части нефти прямо в пласте. А еще есть детергенты – вещества, способные изменить поверхностное натяжение и высвободить нефть, которая отказывается пробиваться сквозь воду. В результате использования третичного метода выкачивается еще 5 % - 15 % сырья , залегающего под землей.

Показатели добычи вкупе с результатами геологоразведочных работ составляют основу статистики, которая дает инвесторам понять, насколько та или иная компания готова к вызовам сегодняшнего и завтрашнего дня.

Теперь подробнее остановимся на результатах добычи нефти.

По итогам 2014г. «Роснефть» была крупнейшей публичной компанией в мире по уровню добычи. Общий объем производства достиг 251,6 млн т н.э. Таким образом органический рост составил 4,8%. А с учетом новых активов с даты приобретения рост достиг 14,5%. Рекорд и по эффективности добычи. У «Роснефти» лучший показатель себестоимости производства. Удельный показатель операционных затрат — $3,9 за баррель н.э.

Львиную долю добывающего бизнеса «Роснефти» обеспечивают именно нефтяные активы. Добыча нефти и других жидких углеводородов обеспечила 204,9 млн т н.э. Суточная добыча нефти и жидких углеводородов сохранилась на уровне 4,2 млн баррелей в сутки.

Важно, что на таких перспективных месторождениях как Ванкорское, Верхнечонское, а также в рамках Уватского проекта был поставлен рекорд по добычи с начала разработки — 22 млн тонн. Однако компания продолжила эффективно разрабатывать и те месторождения, которые освоены давно. Интересно обратить внимание на успешные работы компании по замедлению естественных темпов падения добычи на месторождениях ОАО «Варьеганнефтегаз» и ОАО «Самотлорнефтегаз». В частности, этого удалось добиться за счет эффективного управления заводнением и бурения скважин с мультистадийным гидроразрывом пласта.

Отметим также, что добыча газа выросла на 48,6% до более чем 56,7 млрд куб. метров с учетом новых активов с даты приобретения.

Шельф

Шельфовое бурение и добыча — одно из самых перспективных направлений в нефтяной отрасли. Морские месторождения способны обеспечить компаниям богатую ресурсную базу. Их значение в долгосрочной перспективе сложно переоценить. И хотя традиционные проекты на суше часто окупаются быстрее, нефтяники знают, что в шельф, который принесет прибыль в будущем, нужно инвестировать уже сегодня. Работа в море требует не только денег, но и всесторонней экспертизы.

Пожалуй, именно технологический аспект шельфовой добычи наиболее интересен, и к нему мы не раз обратимся в этой главе.

Шельф — подводная окраина материка, примыкающая к суше и сходная с ней по геологическому строению. Это своеобразная «полка», в пределах которой море не такое глубокое — обычно порядка 100-200 метров.

Название «шельф» позаимствовано из английского, но интересно, что слово «shelf» англоговорящие нефтяники редко применяют, когда речь заходит о бурении, предпочитая термин «offshore drilling/production» («бурение и добыча на расстоянии от берега»). Дело в том, что в понятие включены не только платформы на континентальном шельфе, но и те, что установлены на озерах и других водоемах, не имеющих к шельфу отношения, а также в глубокой воде, то есть, за пределами шельфа.

Однако именно «полка», опоясывающая материки, хранит в себе огромные запасы углеводородов. Так начальные суммарные ресурсы углеводородов шельфа России составляют около 100 млрд тонн условного топлива.

Общая площадь мировых шельфов — около 32 млн км². Шельф у северной окраины Евразии наиболее обширен. Его ширина достигает 1,5 тыс. километров. Другие широкие места находятся в Беринговом море, Гудзоновом заливе, Южно-Китайском море, у северного побережья Австралии.

Идея добывать нефть на шельфе появилась в конце 19 века. Конечно, задумывались об этом и раньше, но не было ни достаточного технологического уровня, ни особой надобности качать сырье из-под воды, ведь углеводородное топливо использовалось не слишком активно.

История добычи на шельфе

В 1891 году американцам удалось опробовать новый метод добычи, пробурив скважины на рукотворном озере Сэнт-Мэрис в штате Огайо. Интересно, что инвесторами выступили небольшие компании, надеявшиеся заработать денег на нефтяном буме.

В 1896 году началась настоящая Санта-Барбара: скважины пробурили в месторождении Саммерланд, расположенном в проливе Санта-Барбара у берегов Калифорнии. Но пока, как и знаменитый сериал, американское шельфовое бурение было не слишком правдоподобным: буровые располагались на специальных пирсах, которые начинались на берегу и уходили в море.

В начале 20 века шельфовое бурение шло полным ходом. В Канаде осваивали месторождение на озере Эри, в США добрались до озера Каддо, расположенного в штатах Луизиана и Техас, то есть, совсем недалеко от знаменитого Мексиканского залива.

Практически сразу же после успешной реализации этих проектов американцы принялись осваивать Мексиканский залив, а в Венесуэле освоили озеро Маракайбо.

Российская империя, а затем и СССР занимали передовые позиции в области нефтедобычи. Поселок Биби-Эйбат близ Баку дважды становился рекордсменом. В 1846 году здесь пробурили первую настоящую нефтяную скважину, а в 1923 г. насыпали остров в Каспийском море, чтобы добывать нефть.

В 1937 году компании PureOil и SuperiorOil, ныне известные как Chevron и ExxonMobil (SuperiorOil стала ее частью) построили платформу, способную добывать нефть на расстоянии 1,6 км от берегов Луизианы, но глубина океана при этом составляла лишь 4,3 м.

В 1946 году MagnoliaPetroleum, также ставшая в последствии частью ExxonMobil, поставила платформу на расстоянии 29 км от берегов Луизианы, при этом глубина воды составила 5,5 м.

Однако первую нефть, добытую на шельфе за пределами прямой видимости с берега, продемонстрировала Kerr-McGeeOilIndustries (ныне AnadarkoPetroleum), которая выступила в качестве оператора по проекту PhillipsPetroleum (ConocoPhillips) и StanolindOil&Gas (ныне входит в BP).

В 1949 году была построена платформа под названием «Нефтяные Камни» (также называют поселок и месторождение). Ее возвели на металлических эстакадах в Каспийском море, на расстоянии около 40 км к востоку от Апшеронского полуострова на территории Азербайджана.

В середине 20 века появилась необходимость вести добычу дальше от берега. По мере роста глубины океана, разрабатывались новые технологии. Так появились самоподъемные буровые установки, первая из которых принадлежала будущему президенту США Джорджу Бушу (старшему).

В 1961 году появилась первая полупогружная нефтяная платформа. История ее создания достаточно любопытна: компания BlueWater построила обычную платформу для Shell, однако потом партнеры решили попробовать использовать ее в «плавучем» режиме, и оказалось, что это достаточно выгодно. До сих пор в открытом море на большой глубине нефть добывается именно с таких платформ. Иногда для их удержания на одном месте используют якоря, иногда, как в случае с печально известной DeepwaterHorizon, специальные двигатели.

Нефтяные платформы

Нефтяные платформы можно разделить на несколько типов. Новые варианты разрабатывались по мере технологического развития отрасли, и в итоге сегодня существуют платформы практически для любых типов месторождений — от тех, что расположены на мелководье, до самых глубоководных.

	Устанавливается на металлические или железобетонные опоры и таким образом обеспечивает высокую устойчивость. Однако переместить ее нельзя, так что смысл возводить такую платформу есть только на фоне наличия обширных запасов в конкретном месторождении.
	Разновидность стационарной платформы под названием CompliantTower : платформа на ферменной несущей конструкции и с растяжками. Ее можно устанавливать в глубокой воде, но такая конструкция плохо переносит сильные течения и удары волн.
	Плавает на поверхности воды на нескольких колоннах, но прикреплена к дну мощными тросами. Подходит для добычи на глубинах 300-1,5 тыс. метров.
	Также удерживается тросами, но способна и без них оставаться на поверхности и в вертикальном состоянии благодаря мощному подводному противовесу. Также может перемещаться из стороны в сторону, меняя натяжение тросов, удерживаемых якорями.
	Отлично подходит для бурения в открытом море. Ее используют при глубине моря до 3 тыс. метров, а глубина скважины может достигать 10 тыс. метров. Размещается над местом бурения на понтонах. На месте ее удерживают якоря или специальные двигатели.

Работа на шельфе в нашей стране началась еще в 19 веке. Мы уже рассказывали про Каспийское море, которое долгое время оставалось ключевой точкой в мировой нефтедобыче. Однако для СССР шельфовые проекты не были ключевыми. Помимо Каспия и Сахалина объектов для инвестиций по сути не было. Только в последние десятилетия Россия начинает активно осваивать шельф.

Ожидается, что в России доля добычи углеводородов на континентальном шельфе к 2020 году составит 4% общего объема. В первую очередь рост добычи обеспечат Сахалин и Арктика. Здесь расположены Приразломное и Штокман, а также Южно-Карская нефтегазоносная область, где уже активно ведет бурение «Роснефть».

Шельфовые проекты - стратегическое направление деятельности НК «Роснефть».

Компания является лидером освоения российского шельфа и располагает 51 лицензионными участками с совокупным объемом ресурсов углеводородов, превышающим 45 млрд тонн нефтяного эквивалента, в Арктике, на Дальнем Востоке, в Черном, Каспийском и Азовском морях на юге России. НК «Роснефть» заключила соглашения о стратегическом партнерстве с крупнейшими международными компаниями, обладающими передовым опытом разработки проектов на шельфе.

Арктический шельф

В 2014 году в Карском море пробурили самую северную в мире скважину на структуре «Университетская-1».

Площадь структуры Университетская – 1200 квадратных километров при высоте «ловушки» 550 м. Ресурсы этой структуры составляют более 1,3 млрд тонн нефтяного эквивалента. Всего на трех Восточно-Приновоземельских участках Карского моря обнаружено около 30 структур, а экспертная оценка ресурсной базы 3 участков составляет 87 млрд баррелей или 13 млрд тонн нефтяного эквивалента.

Карская морская нефтеносная провинция, по оценкам экспертов, по объему ресурсов превзойдет такие нефтегазоносные провинции как Мексиканский залив, бразильский шельф, арктический шельф Аляски и Канады, и сравнима со всей текущей ресурсной базой Саудовской Аравии.

Глубина моря в точке бурения составляет 81 м, проектная глубина вертикальной скважины – 2350 м от стола ротора. Для реализации проекта были разработаны и согласованы в регулирующих органах такие разделы проектной документации, как оценка воздействия скважины на окружающую среду, план ликвидации аварийных разливов нефти и т.д.

Перед началом работ были проведены общественные консультации, государственная экологическая экспертиза и главная государственная экспертиза.

«Роснефть» и ExxonMobil

Летом 2014г. «Роснефть» и ExxonMobil в рамках совместного предприятия «Карморнефтегаз» провели бурение самой северной скважины в Российской Федерации «Университетская-1» с помощью платформы West Alpha.

Платформа West Alpha поставлена норвежской компанией North Atlantic Drilling, с которой «Роснефть» 30 июля 2014 г. заключила долгосрочные соглашения по бурению на шельфе. West Alpha была транспортирована через Баренцево, Печорское и Карское моря и установлена на точке бурения на лицензионном участке Восточно-Приновоземельский-1 в Карском море. До места назначения буровая платформа преодолела путь свыше 1900 морских миль. Водоизмещение установки составляет 30 700 тонн, длина – 70 м, ширина – 66 м, высота буровой вышки над главной палубой – 108,5 м, осадка во время бурения – 21,5 м.

На точке бурения буровая установка удерживается с помощью 8-якорной системы позиционирования. Установка способна бурить на глубину до 7 км. На платформе размещен инновационный комплекс контроля ледовой обстановки для обнаружения айсбергов и слежения за морским льдом. В его работе используются инфракрасные камеры и современные бортовые радиолокационные станции. Анализируются данные спутниковой съемки и воздушной разведки.

Для обеспечения безопасной работы West Alpha в тяжелой ледовой обстановке «Роснефть» и ExxonMobil разработали уникальную схему предотвращения столкновений с айсбергами. Она предусматривает даже физическое воздействие на лед: если эксперты посчитают, что торос или льдина может повредить установку, специализированные суда поддержки отбуксируют его на безопасное расстояние. Если же физическое воздействие невозможно, система изолирует скважину без вреда для окружающей среды, а буровая установка перемещается в безопасное место. Платформа оснащена двумя группами противовыбросовых превенторов и независимым подводным запорным устройством.

Освоение Арктики занимает особое место в шельфовых проектах «Роснефти». По своему совокупному нефтегазовому потенциалу осадочные бассейны российского арктического шельфа сравнимы с крупнейшими нефтегазоносными регионами мира. По оценкам специалистов, к 2050 году Арктический шельф будет обеспечивать от 20 до 30 процентов всей российской нефтедобычи.

За 20 лет «Роснефть» планирует инвестировать в арктические проекты $400 млрд. При этом мультипликаторный эффект превысит эту сумму более чем в 7 раз. Иными словами, несмотря на высокую стоимость добычи, месторождения Арктики являются исключительно перспективными с финансовой точки зрения.

Дальний Восток

Буровая платформа «Беркут»

Помимо арктических проектов, «Роснефть» активно продолжает работу на Сахалине. Раньше нефть здесь добывали только на суше.

Сегодня приходится ввозить львиную долю сырья из западных регионов России. Однако новые проекты могут переломить такую динамику.

В 2014 году «Роснефть» и ExxonMobil в составе консорциума «Сахалин-1» ввели в эксплуатацию платформу «Беркут» на месторождении Аркутун-Даги.

В рациональном комплексе геологоразведочных работ на нефть и газ разведочный этап, как видно из таблицы рациональной последовательности этих работ, является естественным продолжением поискового. Разведочные работы имеют целью промышленную оценку открытых на поисковом этапе залежей и месторождений и подготовку их к разработке. При этом полученные в результате поискового бурения запасы углеводородов промышленной категории С1 и предварительно оцененные запасы категории С2 должны быть переведены в промышленные по всей площади открытого месторождения или залежи.

Основными видами разведочных работ являются: бурение и испытание разведочных скважин, анализ всей необходимой геолого-геохимической информации для уточнения параметров залежи (месторождения) и подготовки его к пробной эксплуатации. При необходимости могут предусматриваться скважинная сейсморазведка методом ОГТ и в небольшом объеме полевые геофизические методы.

Основным методологическим принципом разведки, сформулированным Г.А. Габриэлянцем и В.И. Пороскуном еще в 1974 году, является принцип равномерности бурения, который реализуется путем равномерного размещения разведочных скважин по объему залежи. Согласно этому принципу предусматривается детальное изучение прежде всего тех частей залежи (месторождений), которые содержат основные запасы углеводородов. При этом повышается точность оценки запасов, а следовательно, и качество подготовки месторождения к пробной эксплуатации и последующей разработке. Одновременно предусматривается дифференцированное размещение разведочного бурения, учитывающее морфогенетические особенности строения залежи или месторождения.

Современная разведка нефтяных и газовых месторождений учитывает принципы оптимизации и универсальности процесса разведочного бурения, впервые предложенные В.М. Крейтером и В.И. Бирюковым (1976). Эти принципы формулируются следующим образом:

1. Принцип рациональной системы и полноты исследований отдельной залежи или месторождения.
2. Принцип последовательных приближений в изучении месторождения или отдельной залежи.
3. Принцип относительной равномерности изучения объекта разведки.
4. Принцип наименьших трудовых, научно-прикладных и материально-технических затрат.
5. Принцип наименьших затрат времени и достижения наибольшей экономии при соблюдении энергосберегающих технологий.

Рациональная система разведки нефтяных и газовых месторождений предполагает бурение некоторого, как правило минимального, количества разведочных скважин, закладываемых в определенной последовательности для получения информации, необходимой и достаточной для промышленной оценки открытого месторождения и подготовки его к разработке. При этом система размещения разведочных скважин должна соответствовать особенностям геологического строения изучаемого объекта.

Разрез открытой залежи (месторождения) разбивается на этажи разведки. Под этажом разведки понимается часть разреза осадочного чехла, включающая один или несколько продуктивных пластов, расположенных на близких гипсометрических уровнях и характеризующихся сходством по геологическому строению вмещающих пород и физическим свойствам углеводородных флюидов. Их разведку можно проводить одной сеткой скважин.

Выделяются три системы и соответствующие методики разведочного бурения: треугольная, кольцевая и профильная с системой параллельных поперечных и продольных профилей разведочных скважин.

Треугольная система размещения разведочного бурения. Эта методика является наиболее старой и использовалась на заре развития нефтяной промышленности. При этом, как видно из рис. 65, первая поисковая скважина расположена в наиболее оптимальных структурно-гипсометрических условиях, остальные закладываются как разведочные в виде равносторонних треугольников со стороной, длина которой не должна превышать 500 метров при углах наклона крыльев локального поднятия до 10 градусов. При 20 градусах наклона она уменьшается до 400 метров, далее сокращаясь примерно на 50 метров с ростом угла наклона крыльев на каждые 5-6 градусов.

Нерациональность принятой треугольной системы размещения разведочных скважин даже при принятых максимальных расстояниях между ними 500 метров состоит в бурении для соблюдения указанного принципа равномерности излишне большого их числа. Это приводит к существенному удорожанию буровых работ. Процесс в известной мере оправдан с достижением весьма скромной геологической эффективности (до 80-100 усл. тонн на 1 метр поисково-разведочного бурения) лишь при площади ловушки и прогнозируемой залежи не более 2-2,5 км2. Опыт разведки выявленных литологических и стратиграфических углеводородных скоплений размерами до 1-1,5 км2 также свидетельствует о рентабельности реализации треугольной системы разведочного бурения.

В США широким распространением, наряду с крупными заливообразными литолого-стратиграфическими залежами, пользуются небольшие литологически ограниченные, или »шнурковые», или линзообразные, скопления нефти и газа с извлекаемыми запасами до 1,5 млн. усл. т размерами до 1,5-2 км2. Для разведки подобных месторождений также применяется треугольная сетка скважин с количеством их от 12 до 15, что находится в пределах рентабельности с получением средней эффективности до 120 усл. т/м. В России подобная система размещения разведочного бурения в качестве рациональной успешно использовалась в 1912 году на начальном этапе разведки открытой впервые в мировой практике И.М. Губкиным »рукавообразной» залежи нефти с переходом с 1916 года на профильное бурение. В настоящее время данная методика разведочных работ применяется при разведке небольших нефтяных залежей, связанных с эрозионными “врезами” довизийского и дотурнейского возраста в пределах Волго-Уральской и соседних с юга нефтегазоносных областей.

Кольцевая система размещения разведочного бурения. Рациональный характер кольцевой системы разведки открытых залежей и месторождений, успешно сочетающейся с освоением отдельных разведываемых этажей, подтвержден на примере уникального Заполярного газоконденсатного месторождения общей площадью свыше 2000 км2 и величиной извлекаемых запасов газа 1,5 трлн. м3. Поиски в целом осуществлены по системе “крест поискового бурения” 12 поисковыми скважинами, а разведка – 27 разведочными скважинами, размещенными по кольцевой методике, показанной на рис. 66.

Специфика кольцевой системы определяется на Заполярном месторождении следующим положением скважин на структурных межизогипсовых полях. В пределах первого поля первооткрывательницы от скважины 1 закладываются 4 буровых. После оконтуривания внутренней площади месторождения в следующем более внешнем поле по отношению к уже оконтуренной центральной зоне проектируются 5 буровых, помеченных квадратами. Завершив оконтуривание и этой части залежи, предусматривается освоение внешней зоны газоконденсатного месторождения с заложением сначала 7 разведочных скважин в предпоследнем поле, а затем 9 – в последнем межизогипсовом контуре, обрамляющем месторождение.

Рациональный характер кольцевой системы разведочного бурения в освоении уникального Заполярного ГКМ подтверждается достигнутой величины геологической эффективности, превышающей здесь 1000 усл. т на 1 м поисково-разведочного бурения.

Следовательно, высокая эффективность применения кольцевой системы достигается наличием крупных (до гигантских и более) запасов углеводородного сырья и относительно простым строением месторождения с залежью пластового или массивного строения сводового типа. На это следует, прежде всего, ориентироваться при выборе рациональной методики разведочных работ, что, как видно на примере уникального Заполярного месторождения, вполне оправдано полученными результатами. Кольцевая система была применена при разведке ряда крупных газоконденсатных месторождений Ейско-Березанской газоносной области, в частности Каневского и Ленинградского. В США на этой методике была разведана основная сводовая залежь в известняках свиты арбокл на крупнейшем нефтяном месторождении Оклахома-Сити Западной внутренней провинции.

Профильная система размещения разведочных скважин

В современ-
ных условиях для разведки нефтегазовых залежей и месторождений антиклинального и неантиклинального типов любой сложности строения, кроме случаев, отмеченных выше в первых методиках, наиболее эффективной и повсеместно рациональной является профильная система разведочного бурения. Сущность ее состоит в проектировании определенного числа разведочных скважин, закладываемых каждой в точках пересечения поперечных и продольных профилей. Причем в зависимости от величины разведуемого месторождения строго регламентируются расстояние между поперечными и продольными профилями и площадь, приходящаяся на одну проектируемую бурением скважину. По сравнению с предыдущими методиками, профильная методика является наиболее “гибкой”, допуская текущие изменения рациональной сетки скважин и, тем самым, площади охвата разведуемой части месторождения.

Рассмотрим типичные примеры размещения разведочных скважин по профильной системе. На рис. 67 дано расположение скважин на газоконденсатном месторождении. В разведку по профильной методике введен более крупный восточный блок, причем рациональная площадь на каждую скважину достигает 26 км2. Положение скважин на профиле показано на примере центральной части разведуемого блока. Общее количество скважин для восточного блока месторождения составляет 38. При тех же выбранных параметрах рациональное число разведочных скважин для меньшей по величине западной газоконденсатной залежи с той же отметкой ГВК составит 26. Однако, учитывая газоконденсатный тип углеводородного флюида и возможность полуторного увеличения расстояний между профилями и площади, приходящейся на одну скважину, общее число скважин в восточном блоке без нарушения принципа рациональности может составить 25, а для западной залежи – 18.

На рис. 68 показана рациональная методика для антиклинального блока
размерами 30х70 км, осложненного сбросами и включающего нефтяную залежь
с отметкой ВНК минус 1590 м. Здесь наиболее рационально размещение разве-
дочных скважин по системе параллельных взаимоперпендикулярных профилей
с площадью каждого квадрата 18 км2.

Положение профилей и скважин показано на примере центральной части западного купола антиклинали.

На примере центральной части залежи дано рациональное размещение разведочных скважин для западного более крупного блока антиклинальной ловушки с прогнозируемой нефтяной залежью при отметке ВНК минус 3200 метров. В качестве наиболее рациональной принята методика, аналогичная отмеченной выше, с площадью отдельных квадратов сетки скважин 10 км2 и количеством скважин 12, начиная с поисковой скважины-первооткрывательницы месторождения. Для разведки показанных на рис. 69 и 70 соответственно прогнозируемых газоконденсатного и нефтяного месторождений рациональная система размещения скважин рассматривается для продуктивных блоков.

От поисковой скважины 1, давшей промышленные притоки газоконденсата и нефти, предусматривается развитие рациональной сетки проектируемых буровых с сохранением “квадратичного” принципа размещения. Для разведуемого газоконденсатного месторождения площадь, приходящаяся на одну скважину, составляет с учетом газоконденсатного типа УВ флюида 12 км2 вместо 8 км2 для нефти, а рациональный комплекс разведки включает 24 скважины.

Освоение разведкой других блоков месторождения не должно предусматривать увеличение числа буровых. В качестве рациональной для более крупной прогнозируемой нефтяной залежи (рис. 70) с отметкой ВНК минус 2400 м также предусматривается в центральной части структуры от поисковой скважины 1 по схеме, показанной на рисунках выше; в качестве более эффективной принята площадь 28 км2 на одну буровую, а общее количество разведочных скважин – 32. Далее по той же схеме выполняется разведка 16 скважинами меньшего, центрального структурного блока.

На рис. 71 приведена газоконденсатная залежь сводового типа с отметкой ГВК минус 1050 м, осложненная в центральной части горстом, ограниченным поверхностями сместителей в виде двух лучей.

Наиболее рациональным для разведки данного месторождения будет последовательное разбуривание по профильно-квадратной схеме сначала центральной части залежи при площади 8 км2 на одну скважину, начиная с горста. За пределами горста расстояние между скважинами может быть увеличено до 3 км, а площадь на одну буровую – до 10 км2. Рациональное число скважин для разведки месторождения не должно превышать 20. Для западного меньшего блока – 12 скважин.

Для разведки нефтяной залежи сводового типа в антиклинальной ловушке, осложненной с юга сбросом (рис. 72), с отметкой ВНК минус 2810 метров площадью 18х6 км используется та же квадратная рациональная сетка скважин площадью 5 км2. Исходной для начала разведки является поисковая скважина 1. Минимальное количество скважин для полного охвата залежи с переводом ресурсов в категорию С1 составит 20.

Разведка сводовых нефтяных залежей, изображенных на рис. 73 и 74, осуществляется по аналогичной профильной системе с площадью 4 км2 на одну разведочную скважину. Общая площадь месторождения, как и морфоструктурные условия в целом, тождественны залежам (рис. 70 и 71) с использованием также в качестве основы для размещения рациональной схемы буровых в центральной части залежи с поисковой скважиной 1.

На рис. 75 изображена газоконденсатная залежь сложного строения сводового тектонически-экранированного типа с отметкой ГВК минус 775 метров. Рациональное размещение разведочного бурения предусматривает заложение разведочных скважин в центральном блоке от скважины 1 по сетке площадью 8 км2 (до ГВК) десяти скважин, что позволяет рассчитывать на наиболее эффективную разведку месторождения с показателем не менее 500 усл. т на метр разведочного бурения.

Пример рациональной разведки нефтяной залежи приконтактного типа, приуроченной к диапировой брахиантиклинали показан на рис. 76.

В пределах залежи проектируется рациональная сетка буровых по указанной профильной схеме с величиной площади, приходящейся на скважину, 6 км2. Проектом предусматривается, как видно из рисунка, бурение 30 разведочных скважин вплоть до ВНК на отметке минус 3300 м, начиная от поисковой скважины 1 – первооткрывательницы месторождения.

Для рассмотренных выше залежей структурно-литологического и структурно-стратиграфического типов рациональной сохраняется та же профильная система размещения разведочных скважин с указанной квадратной сеткой. При этом площадь на одну скважину изменяется от 5 км2 для средних по размеру залежей до 18 км2 – у крупных.

Буду благодарен, если Вы поделитесь этой статьей в социальных сетях: