Поиски и разведка месторождений нефти и газа

М.И. Бурцев

ПОИСКИ и РАЗВЕДКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА

Москва Издательство Российского университета дружбы народов 2006

п о и с к и и РАЗВЕДКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА

Учебное

пособие

Москва Издательство Российского университета дружбы народов

2006

Утверждено РИС Ученого совета Российского университета дружбы народов

ББК 33.36 Б 90

Рецензенты: доктор геолого-минералогических наук, профессор Д 5. кандидат геолого-минералогических наук, доцент

Несмеянов, Мтосердова

Б у р ц е в М.И. Б 90 Поиски и разведка месторождений нефти и газа: Учеб. посо­ бие. - М.: Изд-во РУДН, 2006. - 263 с.

ISBN 5-209-01896-2 Учебное пособие содержит сведения об истории развития геоло­ горазведочных работ на нефть и газ, о состоянии и проблемах нефтяных и газовых отраслей мира и России. В нем изложены основные методи­ ческие основы геологоразведочного процесса на нефть и газ, а также этапы и стадии нефтегазопоисковых работ. Для студентов, обучающихся по специальности «Геология и раз­ ведка полезных ископаемьпс» по дисциплине «Поиски и разведка место­ рождений нефти и газа».

ISBN 5-209-01896-2

© Издательство Российского университета дружбы народов, 2006 © М.И. Бурцев, 2006

ББК 33.36

Предисловие

Учебное пособие рассчитано на повышение минималь­ но необходимой профессиональной подготовки студентовгеологов (бакалавров и магистров), специализирующихся в области прогнозирования, поисков и разведки месторожде­ ний нефти и газа. Работа посвящена основным аспектам со­ временной методики проведения исследований на всех эта­ пах и стадиях геологоразведочного процесса на нефть и газ. Учебное пособие составлено с учетом того, что часть необходимых сведений студенты получили в курсах «Об­ щая геология», «Структурная геология», «Историческая геология», «Литология», «Геология нефти и газа» и «Геофи­ зические методы». При подготовке данной работы была использована об­ ширная учебная и научная литература, периодические спе­ циализированные издания, новые данные в области теории и практики поисково-разведочных работ на нефть и газ и положение «Закона о недрах», а также многолетний личный опыт производственной, научной и преподавательской дея­ тельности. Основными источниками информации для составления данного пособия являются: 1. «Теоретические основы и методы поисков и разведки скоплений нефти и газа» (авторы: Бакиров А.А., Бакиров Э.А., Мелик-Пошаев B.C. и др., 1987). 3

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

2. «Подготовка структур к глубокому бурению для по­ исков залежей нефти и газа» (Кунин Н.Я., 1981). 3. «Сейсмостратиграфия в решении проблем поиска и разведки месторождений нефти и газа» (Кунин Н.Я., Кучрук Е.В., 1984). 4. «Теория и практика нефтегазоразведочных работ» (Нестеров И.И., Васильев В.Б., 1993). 5. «Методика поисков и разведки залежей нефти и газа» (Габриэлянц Г.А., Пороскун В.И., Сорокин Ю.В., 1985). 6. «Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений» (Габриэлянц Г.А., 2002). Учебное пособие состоит из трех частей: 1. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ. 2. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ. 3. Этапы и стадии геолого-разведочных работ на нефть и газ. Автор приносит благодарность Д.В. Будкину за оказан­ ную помощь при подготовке данной работы к изданию в электронном виде и искреннюю признательность доктору геолого-минералогических наук, профессору Д.В. Несмея­ нову и кандидату геолого-минералогических наук, доценту Л.В. Милосердовой за рецензирование данного пособия.

Условные

сокращения

АК - акустический каротаж. АТЗ - аномалия типа «залежь». Б К - боковой каротаж. Б К З - боковое зондирование. Б М К - боковой микрокаротаж. ВРОВ - водорастворимое органическое вещество. В Н К - водонефтяной контакт. В С П - вертикальное сейсмическое профилирование. Г В К - газоводяной контакт. Г С З - глубинное сейсмическое зондирование. Г Н К - газонефтяной контакт. Г Г К - гамма-гамма каротаж. Г Р Р - геолого-разведочные работы. Г З Н - главная зона нефтеобразования. Г З Г - главная зона газообразования. ГДК - гидродинамический каротаж. Di - локализованные ресурсы углеводородов. D2- перспективные ресурсы углеводородов. D 3 - прогнозные ресурсы углеводородов. 3D - трехмерная (объемная) сейсморазведка. И К - индукционный каротаж. И П - испытатель пластов. И Н К - импульсный нейтронный каротаж. И Н Н К - импульсный нейтрон-нейтронный каротаж. 5

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

И П К - испытатель пластов на кабеле. И П Т - испытатели пластов на трубах. К И Н - коэффициент извлечения нефти. К О В - концентрированное органическое вещество. К М П В - корреляционный метод преломленных волн. К С - кажущееся сопротивление. л е к - литолого-стратиграфический комплекс. M O B - метод отраженных волн. М О Г Т - метод общей глубинной точки. М П В - метод преломленных волн. Н С Р - начальные суммарные ресурсы. Н К - нейтронный каротаж. ОВ - органическое вещество. О Г Т - общая глубинная точка. О П Н - опробование скважины на. О П К - опробование пластов на кабеле. О П Т - опробование платов на трубах. П С - потенциал самопроизвольной поляризации. Р О В - рассеянное органическое вещество. Сорг. - углерод органический. C i - категория промыпшенных запасов. Сг - категория предполагаемых запасов. С К О - отбор образцов. с е к - сейсмостратиграфический комплекс. С Ф - сейсмофации. УВ - углеводороды. Ф Е С - фильтрационно-емкостные свойства. At - временная толщина пласта. ЭВМ - электронно-вычислительная машина. Я М К - ядерно-магнитный каротаж.

б

Часть I ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОЛОГО-РАЗВЕДОЧНОМ ПРОЦЕССЕ НА НЕФТЬ И ГАЗ

Глава 1 И С Т О Р И Я РАЗВИТИЯ ГЕОЛОГО-РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ Н А Н Е Ф Т Ь И ГАЗ Нефтяная промышленность имеет более чем 140-лет­ нюю историю. Начало ее связывают с бурением в 1858 г. нефтяной скважины механическим путем глубиной 29 м в США Дрейком. Газовая промьппленность берет начало по­ сле получения притока газа из скважины, проб5фенной в Канаде в 1889 г. За этот длительный период методы поис­ ковых работ претерпевали значительные изменения в зави­ симости от вводимых в бурение поисковых объектов и от достижений научно-технического прогресса. В 60-70-х годах X I X в. поисковые работы не выходи­ ли за пределы небольших территорий, где наблюдались поверхностные нефтепроявления, так называемых нефтя­ ных линий. На этих «линиях», соединяющих две продук­ тивные скважины, закладывались неглубокие скважины без з^астия геологов. Скважины были, по существу, экс­ плуатационными. Все последующие скважины располага7

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

лись вокруг первой продуктивной скважины с нарастаю­ щим удалением. С конца X I X в. при заложении нефтяных скважин стали использовать рекомендации геологов, которые отмечали приуроченность открытых залежей нефти к антиклиналь­ ным складкам, картируемых геологической съемкой. Таким образом, поиски залежей нефти по поверхностным нефтепроявлениям сменяются научно-аргументированными - ан­ тиклинальной теорией. Эта теория активизировала нефтепоисковые работы, что привело к открытию многих место­ рождений. Геологическая съемка для выявления антиклина­ лей становится на много десятилетий важным элементом поисково-разведочных работ, предшествующим бурению. Первая скважина закладьшалась в своде антиклинали, выявленной геологической съемкой, или со смещением на пологое крыло в случае асимметричных антиклиналей. При получении нефти в первой скважине последующие бури­ лись для оконтуривания залежи. Задачи поиска и разведки решались эксплуатационными скважинами. Во втором десятилетии X X в. в связи с резким умень­ шением фонда обнаженных антиклиналей стали использо­ вать картировочные скважины глубиной до 100 м для обна­ ружения погребенных антиклиналей или более глубокие структурные скважины (до 600 м) для обнаружения поло­ жительных структур по маркирз^ощим горизонтам путем построения структурных карт. В это время с целью изуче­ ния структурного плана залегающих в недрах осадочной толщи отложений в практику нефтегазопоисковых работ стали применять геофизические методы. Арсенал методов выявления и подготовки перспективных объектов для поис­ кового бурения значительно расширился путем их комплексирования. Так, например, при выявлении соляных куполов 8

Ч а с т ь I. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

В Р)т^ынии, В Прикаспии, на побережье Мексиканского за­ лива применялся комплекс гравиразведки и сейсморазвед­ ки; геологическая съемка и структурное бурение на Апшероне; геологическая съемка и гравиразведка в Сахаре, на Ближнем Востоке. До середины X X в. структурное бурение с геологической съемкой в комплексе с полевыми геофизи­ ческими наблюдениями были основными средствами выяв­ ления и подготовки объектов антиклинального типа. Про­ исходят также изменения в методике поисков и разведки залежей нефти и газа: разрабатывается методика размеще­ ния поисковых скважин и определения их оптимального ко­ личества. На хорошо подготовленных и ненарушенных дизъюнктивами антиклиналях достаточно заложения од­ ной поисковой скважины, если она вскрыла всю продук­ тивную толщу в ее сводовой части, а в случае значитель­ ной мощности перспективной толщи и неуверенной гео­ метрии антиклинальной складки необходимо пробурить две-три скважины на поперечном профиле. Позднее реко­ мендовали для брахиантиклиналей еще две периклинальные поисковые скважины по методике классического «креста». Разведочные скважины стали располагать на ло­ кальной структуре по профилям вкрест ее простирания по обе стороны от ее свода. В то же время начинается обособление стадий проведе­ ния геолого-разведочного процесса на нефть и газ: выявле­ ние антиклинальных погребенных структур, подготовка их к бурению, поисковое бурение, их разведка и эксплуатаци­ онное бурение. Со второй половины 1940-х гг., благодаря успехам на­ учно-технической революции, вооружившей геологов и геофизиков новыми приборами, переходом к комплексным геолого-геофизическим исследованиям, намечается усиле9

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

ние региональных работ и возрастание роли поисков и раз­ ведки залежей, связанных с неантиклинальными ловушка­ ми, и изменение направленности нефтегазопоискового про­ цесса. При этом изменилась методика поисков залежей УВ: если ранее объектами первоначального изучения станови­ лись ближайшие к выявленному месторождению площади, а затем, по мере новых открытий, все более отдаленные (т. е. изучение регионов велось от частного к общему), то теперь первоначально изучается геологическое строение перспективной зоны в целом, а затем отдельные залежи в ее пределах - по принципу от общего к частному. В развитии нефтепоисковых работ намечается научный подход к изучению закономерностей размещения залежей нефти и газа в земной коре на основе геолого-исторического анализа условий развития крупных геоструктурных элемен­ тов, а также формирования зон нефтегазонакопления и от­ дельных залежей. Для изучения новых нефтегазоносных территорий ста­ ли применять новые категории скважин - опорные и пара­ метрические. С 1950-х гг. отмечается сокращение доли структурного бурения при подготовке площадей для поисков залежей нефти и газа, ведущее положение занимает сейсморазведка, на которую ложится обязанность изучения глубокопогруженных структур. В совершенствовании поисково-разведочных работ на нефть и газ огромную роль сыграло возникновение и разви­ тие методов геофизических исследований в скважинах (ГИС). Эти методы позволили резко сократить отбор керна, вести корреляцию разрезов скважин и успешно решать структурные задачи, выявить перспективные интервалы в 10

Ч а с т ь I. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

разрезе скважины, их параметры, включая прогноз нефтегазоносности. В 1960-х гг. появились первые разработки по прямым методам поисков залежей до бурения скважин с помощью материалов гравиразведки, сейсморазведки и геохимиче­ ских съемок. В 1970-х гг. стал существенно сокращаться фонд круп­ ных антиклинальных структур, особенно в зарубежных странах, включая и глубокопогруженные. Поэтому в каче­ стве перспективных объектов выделяются мелкие структу­ ры и неантиклинальные ловушки, связанные с выклинива­ нием, лито логическим замещением коллекторских толщ, несогласным стратиграфическим перекрытием и с органо­ генными постройками. Наиболее эффективным методом поиска этих объектов является сейсморазведка МОГТ, вре­ менные разрезы которой позволяют осуществлять прогноз в разрезе осадочной толщи пород коллекторов, флюидоупоров и ловушек, связанных с морфоструктурами. Современный этап развития геолого-разведочных работ на нефть и газ характеризуется усложнением горно-геоло­ гических и природно-климатических условий их проведе­ ния. Это связано с тем, что перспективные объекты имеют сложное геологическое строение (Восточная Сибирь), нахо­ дятся в труднодоступных регионах (шельф Северных и Дальневосточных морей), а также на больших глубинах осадочного чехла в старых нефтегазоносных регионах. Геологическая эффективность нефтегазопоисковых ра­ бот в этих условиях может быть повышена за счет высокого уровня прогнозирования нефтегазоносности недр и прове­ дения геолого-разведочных работ с использованием совре­ менных методов. В настоящее время в арсенале поискови­ ков нефти и газа имеется достаточно современных методов: И

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

полевые геофизические и аэрокосмические исследования, геохимические съемки разного типа, глубокое бурение с геологическими, геофизическими и геохимическими на­ блюдениями в скважинах. Таким образом, история проведения нефтепоисковых ра­ бот в России и за рубежом показала, что успешное освоение новых территорий или возврат в старые районы всегда есть результат сочетания конструктивных геологических идей, умелого использования технических средств, знаний и опыта. Вслед за бурением скважин в непосредственной близо­ сти от мест поверхностных нефтепроявлений или наугад появилась научная антиклинальная теория заложения неф­ тяных скважин. Хотя сведения о связи залежей нефти с ан­ тиклинальными структурами упоминались в работах мно­ гих геологов, «отцом» этой теории считают Уайта, который в 1885 г. не только обобщил имеющиеся по этому вопросу данные, но и привел в своем труде ряд фундаментальных положений нефтяной геологии: -происхождение нефти связано с органическим веще­ ством (ОВ), захороняемым в пластах «черных глин», а ино­ гда в известняках; - преобразование этого ОВ, его распад или «перегонка» происходит под воздействием слабого метаморфизма; -породы-коллекторы обладают межзерновой пористо­ стью или проницаемостью и должны быть перекрыты не­ проницаемыми породами-покрышками; - возможна как вертикальная, так и латеральная мигра­ ция; - антиклинали представляют собой оптимальное, но не исключительное вместилище для нефтяных скоплений. Важным началом в прогрессе нефтепоисковых работ явилось применение геофизических методов, сначала гра12

Ч а с т ь I. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

виразведки для выявления соляных куполов, сопровождае­ мых нефтегазопроявлениями, затем магниторазведки и сей­ сморазведки методом преломленных волн (МПВ), для их более уверенного картирования. Сейсморазведка методом отраженных волн (MOB), начиная с 1930-х гг., явилась мощ­ ным инструментом для реализации антиклинальной теории, позволяя обнаруживать погребенные антиклинали, оценивать их геометрию на уровне залегания перспективных горизон­ тов. Только в последние три десятка лет сейсморазведка MOB заняла ведущее место в системе поисковых работ. Сначала, благодаря прогрессу в электронике, значительно улучшился прием информации, а затем - в информатике, способствующей интерпретации этой информации, сейсмо­ разведка расширила поле своей деятельности. Она оказа­ лась способной не только добывать информацию с доста­ точной точностью и глубиной исследования, но и дала воз­ можность получать как структурные, так и различные гео­ логические, литологические и особенно седиментационные поисковые критерии, такие как определение фаций, а в не­ которых случаях даже присутствие в них флюидов на осно­ ве регистрации с сохранением амплитуд, выявлять положе­ ния водонефтяного контакта (ВНК) и газоводяного контакта (ГВК). Изображение форм исследуемых объектов стало еще более надежным и наглядным благодаря внедрению трех­ мерных методов наблюдений и представлению результатов. Значение сейсморазведки еще более существенно при поис­ ковых работах на море. Ряд открыгых месторождений сначала ошибочно отно­ сили к структурному типу, но затем, после интерпретации скважинных материалов и палеогеографических реконст­ рукций, оказывалось, что они связаны с органогенными по13

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

стройками (ОП) (рифами) или с песчаными телами, связан­ ными с палеоруслами древних рек, выклиниванием и заме­ щением прогнозируемых отложений на склонах поднятий как локальных, так и региональных [Губкин, 1975]. Дополнительный вклад в методику поисковых работ внес прогресс органической геохимии, позволяющей прогнозиро­ вать по характеру ОВ ожидаемый тип углеводородов (УВ), создать концепцию главных зон образования нефти и газа, выявив зоны (очаги) нефтегазообразования. Приподнятые зо­ ны - места аккумуляции УВ - не являются уже единственным местом поиска; считается, что очаги образования УВ, откуда нефть и газ мигрируют, заслуживают такого же внимания, так как они с точки зрения гидродинамического режима лучше других изолированы, где можно встретить хорошие коллек­ торы в отложениях мутьевых потоков (турбидиты). Большой вклад в методику поисков внесла теория тек­ тоники плит, которая дала обобщенную глобальную карти­ ну взаимосвязи причин и их следствий, рассматривавшиеся ранее как независимые друг от друга. На смену концепции геосинклинали, эволюционирующей в складчатые сооруже­ ния, приходит концепция рифта. Эта теория позволяет луч­ ше анализировать накопление осадков, которые дают све­ дения о бассейнах. Масштабные горизонтальные перемеще­ ния при определенной роли вертикальных движений явля­ ются основной причиной надвигов и сжатий, в результате которой формируются передовые бассейны, важные с точки зрения поисков нефти и газа. Историю осадочных бассей­ нов можно расчленить на элементарные фазы, которые по­ зволяют установить четкие соотношения между структур­ ными деформациями и осадконакоплением. Создание математических моделей обязывает более строго определять исходные данные и требует комплексно14

Ч а с т ь I. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

ГО (системного) подхода специалистов разных дисциплин и наук о Земле. В последние десятилетия поиски возможных скоплений нефти и газа, которые ограничивались шельфом, распро­ странились на континентальный склон, его подножие и внутренние моря.

Контрольные вопросы 1. Какова была методика заложения нефтяных сква­ жин в начале зарождения развития нефтяной промышлен­ ности? 2. Когда была востребована геологическая служба при поисках нефтяных месторождений? 3. Какие методы использовались для картирования по­ гребенных антиклиналей? 4. Какой комплекс методов применяется на современ­ ном этапе нефтегазопоисковых работ? 5. Чем характеризуется современный геолого-разве­ дочный процесс на нефть и газ?

15

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Глава 2 СОСТОЯНИЕ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ОТРАСЛЕЙ МИРА И Р О С С И И Эпоха нефти наступила в начале прошлого столетия, когда началось широкое использование в промьппленности двигателей внутреннего сгорания. С этого периода нефте­ добыча росла быстрыми темпами, удваиваясь каждые 10 лет, а в конце 1980-х гг. достигла 3 млрд. т в год. В последние годы мировая добыча нефти стабилизиро­ валась на уровне около 3,3 млрд. т. Доказанные запасы неф­ ти на конец 2002 г. составляют более 142 млрд. т, прогноз­ ные - около 165 млрд. т, а начальные суммарные ресурсы оцениваются в диапазоне 325-400 млрд. т. При этом, в странах Ближнего Востока доказанные запасы оцениваются в 93 006 млн. т, что составляет 65,35% от мировых запасов, в странах Южной Америки - 12898 млн. т (9,06%), Афри­ к и - 10 173 млн. т (7,15%), СНГ - 8883 млн. т (6,25%), Се­ верной и Центральной Америки - 8760 млн. т (6,16%), ЮгоВосточной Азии и Океании - 5984 млн. т (4,2%), Европы 2599 млн. т (1,83%). В мире добыто более 90 млрд. т нефти. Развитие газовой промьппленности начиналось значи­ тельно позднее и, начиная с 20-х гг., потребление газа уд­ ваивалось каждые 10 лет, и к началу 2002 г. уровень добычи газа составил 2485 млрд. м^. Доказанные запасы газа на ко­ нец 2002 г. составили 150190 млрд. м^, а прогнозные оцен­ ки - 400-500 трлн. м^, более половины всех прогнозных ре­ сурсов сосредоточено в России. По континентам и странам доказанные запасы газа распределены следующим образом (в млрд. т): СНГ - 56 700, что составляет 37,15% от миро­ вых; Ближний Восток - 52 520 (34,97%); Африка - 11 160 16

Ч а с т ь I. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

(7, 43%); Юго-Восточная Азия и Океания - 10 330 (6,88%); Северная и Центральная Америка - 7330 (4,88%), Южная Америка - 6930 (4,61%); Европа - 5220 (3,48%). За полувековую историю нефтяной и газовой промыш­ ленности в 96 странах открыто более 42 тыс. нефтяных и 26 тыс. газовых и газоконденсатных месторождений. В настояп1;ее время технический прогресс во всех от­ раслях промышленности связан с применением нефти и га­ за. Нефть необходима для развития всех видов промышлен­ ности, транспорта и сельского хозяйства. Из нефти получа­ ют более 2000 продуктов, помимо углеводородов получают целый ряд полезных ископаемых: гелий, аргон, сера, азот из газа, тяжелые металлы - из нефти, йод, бром, легкие ме­ таллы - из попутных подземньк вод. Нефтяные и газовые месторождения известны на всех континентах (кроме Антарктики), за Полярным кругом, в горных областях на высоте 900 м над уровнем моря (Кав­ каз), на уровне 1160 м в горах Тянь-Шаня и на высоте 3900 м в Перу, а также в акваториях на глубине океана до 2500 м (Бразилия). Характерной особенностью размещения месторожде­ ний нефти и газа является неравномерность географическо­ го и стратиграфического размещения запасов. Более 65% выявленных мировых запасов нефти сконцентрировано в странах Ближнего и Среднего Востока. Так, запасы нефти в Саудовской Аравии составляют 35 605 млн. т, в Иране 15 306 млн. т, в Эмиратах - 13 305 млн. т, в Кувейте 13 130 млн. т, в Ираке - 12 204 млн. т. Наиболее крупными в порядке убьшания производите­ лями нефти, добьшающими более 100 млн. т в год, являются Саудовская Аравия, Россия, США, Иран, Мексика, Венесу­ эла, Китай, Канада, Норвегия, Великобритания и др. 17

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Наиболее крупными потребителями нефти являются: США, Япония, Южная Корея, ФРГ. Современная нефтегазодобывающая промышленность мира имеет тенденцию к увеличению добычи УВ на шель­ фе. За рубежом добыча нефти составляет 35% (1095 млн. т), а газа - 31,6% (750 млрд. м ). Геолого-разведочные работы, призванные компенсиро­ вать отбор У В, на современном этапе сталкиваются с рядом проблем: - со снижением масштабов новых открьггий в нефтедобьшающих бассейнах; - с ростом доли газовых месторождений на больших глубинах; - с ростом доли открытий в акваториях и все на боль­ ших глубинах моря; - с уменьшением числа бассейнов, перспективных на нефть и газ; - с приростом запасов за счет переоценки уже откры­ тых месторождений. Вместе с тем, эксперты считают, что объем неоткрытых ресурсов нефти и особенно газа может компенсировать от­ бор УВ за счет новых открытий на несколько десятилетий. Нефтяная промьшшенность России берет начало с 1864 г., когда была пробурена первая нефтяная скважина на Кубани. В связи с открытием залежей нефти на Северном Кавказе, в Ухтинском районе, в Грозном в 1970-1990-е гг. уровень до­ бычи нефти в России достиг в 1901 г. 11,5 млн. т, что соста­ вило почти половину мировой добычи нефти. В течение по­ следующих лет (Октябрьская революция. Гражданская вой­ на) уровень добычи снижался и составил в 1918 г. 3,7 млн. т. С открытием месторождений нефти в палеозойских от­ ложениях Пермской обл. в 1929 г. и восстановлением неф18

Ч а с т ь I. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

тедобьрш в старых районах позволило к 1940 г. нарастить добычу до 34,5 млн. т. В течение 1941-1946 гг., из-за раз­ рушения нефтедобывающей промьппленности войной на Северном Кавказе, уровень добычи снизился и составил всего 19 млн. т. Освоение ресурсов Волго-Уральской провинции в 1950-1960-х гг. и внедрение геофизических методов, в ос­ новном сейсморазведки, а также внедрение новых техноло­ гий воздействия на продуктивные пласты, позволили уве­ личить добычу нефти в этом регионе до 217 млн. т. Освоение районов Западной Сибири с начала 1960-х гг., где были открыты крупнейшие месторождения нефти в мезо­ зойских отложениях (Федоровское, Мамонтовское, Самотлорское и др.), обеспечило стабильный рост производства нефти, достигнув в 1987-1988 гг. максимума добычи нефти и кон­ денсата в СССР и России соответственно 624 и 569,5 млн. т. С 1989 г. начинается быстрое падение добычи до 301 млн. т в 1996 г. Падение добычи произошло, главным образом, за счет Западной Сибири, где возросла степень выработанности начальных разведанных запасов (50%), что повлекло за собой обводнение добываемой продукции и снижение рабочих дебитов. Особенно истощены крупные месторождения. В общем объеме текущих запасов нефти растет доля трудноизвлекаемых запасов (высоковязкая нефть), запасов залежей в низкопроницаемых коллекторах, которые требуют применения новых технологий для их извлечения. Вновь от­ крываемые залежи по своим запасам существенно ниже от­ крытых ранее. Качественное ухудшение запасов, снижение инвестиций в нефтедобычу, на поиски и разведку новьк за­ лежей, большой процент простаивающих скважин являются основными причинами падения добычи нефти в России. 19

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

На начало 2003 г. годовая добыча нефти в России со­ ставила более 375 млн. т, а на конец 2003 г. - 448 млн. т. По регионам: Западная Сибирь - 69,5%; Волго-Урал - 26,6%; Тимано-Печора - 3,7%; другие (Кавказ, Восточная Сибирь, ш е л ь ф ) - 0 , 2 % . (рис. 1). В настоящее время (к началу 2003 г.) в России открыто 2325 нефтяных, нефтеконденсатных и нефтегазовых место­ рождений, 1223 месторождения из которых находятся в разработке. Среди этих месторождений И являются уни­ кальными, 140 - крупными. Разведанность недр России по нефти составляет 35,3%. Газовая промьппленность возникла в России внутри нефтяной отрасли, когда газ добывался попутно с нефтью. По мере строительства газопроводов росла добыча газа. Так, добыча газа в 1940 г. составляла всего 3,2 млрд. м^, в 1950 - 5,7 млрд. м^, а в 1960 г. увеличилась в 9 раз и соста­ вила 45,8 млрд. м^. Открытие в 1960-1970 гг. гигантских газовых месторождений в Западной Сибири создали основу для резкого подъема газодобьгчи вплоть до 1991 г., когда она равнялась 641 млрд. м^. Снижение добычи в 1990-е го­ ды в России связано в основном с сокращением платеже­ способного спроса на газ внутри страны. К началу 2003 г. доказанные запасы газа в России соста­ вили 48 140 млрд. м^, что равняется 23,9% от мировых запасов газа, а годовая добыча газа в России составила 593,3 млрд. м^, что составляет всего 5% от прогнозных извлекаемых ресур­ сов. Начальные суммарные ресурсы газа на суше и шельфе России оцениваются в сотни трлн. м^ при степени разведанности 24,7%. Открыто свьппе 770 газовых, газоконденсатных и газо­ нефтяных месторождений, из которых 340 вовлечены в раз­ работку. Почти 73% запасов газа сосредоточено в 23 уни20

Ч а с т ь I. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

кальных месторождениях, 24,1% - в 104 крупных и 2,8% - в 648 средних и мелких. Перспективы добычи газа в России на предстоящее де­ сятилетие достаточно оптимистичны даже без пополнения отбираемых запасов новым приростом. По прогнозам спе­ циалистов Россия обладает самыми крупными из всех стран мира неразведанными ресурсами нефти, уступая только странам Персидского залива. Неразведанные ресурсы Рос­ сии распределены по регионам следующим образом: Запад­ ная Сибирь - 54%, шельфы морей - 20%, Восточная Сибирь 18%, д р у г и е - 8 % . Однако регионы нефтедобычи (Западная Сибирь, Вол­ го-Урал и др.) характеризуются значительным уменьшени­ ем запасов вновь открьюаемых месторождений. Среди от­ крываемых растет доля месторождений, связанных с неан­ тиклинальными или малоамплитудными ловушками или с комбинацией последних. Новые регионы (Восточная Сибирь, шельфы) характе­ ризуются сложными геологическими и физико-географи­ ческими условиями, что удорожает проведение ГРР, ориен­ тируя их на освоение наиболее крупных объектов. Неразведанные ресурсы газа России составляют более половины мировых, распределены по регионам: шельфы 33,4%, Западная Сибирь - 29,8%, Восточная Сибирь - 21%. Эти перспективные на газ регионы также характеризуются сложными по физико-географическим условиям, что ос­ ложняет и удорожает проведение геолого-разведочных ра­ бот. Отмеченные вьшхе особенности геологических, физикогеографических условий проведения геолого-разведочных работ на нефть и газ в России требуют совершенствования методов и особенно получения необходимой косвенной ин22

Ч а с т ь I. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

формации (геохимической, аэрокосмической, геофизиче­ ской и др.) об объектах работ до начала бурения, сокраще­ ния числа поисково-разведочных скважин за счет примене­ ния исследований объемной сейсморазведки (3D).

Контрольные вопросы 1. Каковы мировые доказанные запасы У В? 2. Каковы мировые начальные суммарные ресурсы УВ? 3. Как распределены запасы нефти и газа по странам? 4. С какими проблемами сталкивается современный геолого-разведочный процесс на нефть? 5. Какова динамика добычи нефти и газа в России? 6. Каковаразведанностъ недр России по нефти и газу? 7. Где в России сосредоточены неразведанные (перспек­ тивные) ресурсы? *^(§

23

Ч а с т ь II МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГЕОЛОГО-РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ НА НЕФТЬ И ГАЗ

Геолого-разведочные работы (ГРР) на нефть и газ пред­ ставляют собой совокупность вьшолняемых в определенной последовательности геологических, геофизических, геохи­ мических, буровых и других работ и научных исследований, проводимых с целью изучения недр, открьггия, геологоэкономической оценки и подготовки к разработке залежей (месторождений) нефти и газа. По результатам этих работ сначала строят графические модели изучаемых объектов осадочных бассейнов (разрезы, карты различного назначе­ ния), а затем на основе этих построений оценивают пер­ спективы их нефтегазоносности, открьггия месторождения и проектируют их разработку. Геолого-разведочные работы имеют две стороны: организационно-техническ)то и методическую. Первая вклю­ чает вопросы организации работ, экономические и пра­ вовые условия их проведения и необходимые техниче­ ские средства. Методическая сторона представляет собой совокупность принципов, методов, приемов и эмпириче­ ских правил, которыми пользуются в процессе проведения поисково-оценочных и разведочно-эксплуатационных ра­ бот. 24

Ч а с т ь II. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

Глава 3 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ ГЕОЛОГО-РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ Неопределенность исходной информации, неодно­ значность получаемых результатов, трудность формализа­ ции и моделирования поисково-разведочного процесса приведут к тому, что при проведении работ руководству­ ются определенными принципами, выработанными на ос­ нове теоретических предпосылок и опыта геолого-разве­ дочных работ, которые и являются методической основой их проведения. Основными принципами ГРР являются: - рациональная полнота исследования месторождения и отдельной залежи по площади и разрезу, которая всегда ог­ раничена техническими возможностями и экономической целесообразностью; -последовательность приближений при изучении ме­ сторождения (залежи), т. е. по этапам и стадиям, с учетом получения новой геологической информации; -относительная равномерность в изучении месторож­ дения (залежи), т. е. достоверную их геологическую модель можно построить только при равномерной изученности объекта как по площади, так и по объему залежи; - рациональность трудовых и материальных затрат, т. е. не допускать «недоразведку» и «переразведку» залежи, что чревато, с одной стороны, потерями при эксплуатации, а с другой - расходами на бурение лишних скважин; - наименьшие затраты времени, т. е. проведение ГРР на нефть и газ в кратчайшие сроки. 25

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Методика геолого-разведочных работ включает: 1) создание системы геологических наблюдений (раз­ нообразные съемки, профильные разрезы, системы заложе­ ния скважин, разноплановые карты и т. д.); 2) методы получения геолого-геофизической информа­ ции (проведение замеров, регистрация параметров); 3) методы обработки разноплановой информации; 4) методы интерпретации данных и составление геоло­ гической модели изучаемого объекта. В зависимости от способа получения геологическую информацию подразделяют на прямую, косвенную и апри­ орную [10]. Прямая информация, характеризует непосредственно геологический объект (образцы пород, керн, шлам, пробы флюидов и др.), имеет дискретный характер; Косвенная информация характеризует некоторые свой­ ства геологического объекта, с использованием установлен­ ных связей с прямой информацией может определить ре­ альные признаки объекта (например, по физическим и гео­ химическим признакам определяют АТЗ, пористость кол­ лектора и др.); Априорная информация дает возможность на основе обобщения теоретических знаний и практики ГРР на нефть и газ выявлять закономерности геологического строения осадочных бассейнов и ее локальных объектов. Прямая информационная часть имеет дискретный ха­ рактер и поэтому используется в качестве эталонной, на ос­ нове которой определяется достоверность и косвенной ин­ формации. Для геолого-разведочных работ характерны следующие особенности: - сложность, иерархичность и уникальность геологиче­ ского строения изучаемых объектов, необходимость ис26

Ч а с т ь П. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

пользования большого объема информации для их полного описания; - стадийность процессов геологического изучения; -разнородность и разная достоверность получаемой информации; - недостаточность информации при построении модели с необходимой точностью и высокая стоимость ее получения; - принятие решений в условиях неопределенности, вы­ текающей из недостаточной информативности методов, дискретности наблюдений и несовершенства геологических теорий.

3.1. Классификация запасов и ресурсов нефти и горючих газов 3.1.1. Общие

положения

1. Современная классификация запасов и ресурсов неф­ ти и горючих газов разработана в соответствии с Законом Российской Федерации от 21 февраля 1992 г. № 2395-1 «О недрах», распоряжением Правительства Российской Феде­ рации от 21 апреля 2003 г. № 494-р, Положением о Мини­ стерстве природных ресурсов Российской Федерации, ут­ вержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 25 сентября 2000 г. Ш 726, и устанавливает единые для Российской Федерации принципы классифика­ ции запасов и ресурсов нефти, горючих газов (свободного газа, газа газовых шапок, газа, растворенного в нефти, и га­ за, содержащего конденсат). 2. В соответствии с этой классификацией нефть и го­ рючие газы, находящиеся в недрах, на основе анализа гео27

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

логической изученности и степени подготовленности к промьппленному освоению подразделяются на геологиче­ ские запасы и геологические ресурсы. Под геологическими запасами понимается то количест­ во нефти, горючих газов и содержащихся в них попутных компонентов, которое находится в недрах в изученных бу­ рением залежах (далее - геологические запасы). Под геологическими ресурсами понимается то количе­ ство нефти, горючих газов и попутных компонентов, кото­ рое содержится в невскрытых бурением ловушках, нефтега­ зоносных или перспективных нефтегазоносных пластах, го­ ризонтах или комплексах (далее - геологические ресурсы). 3. Запасы нефти и горючих газов подсчитываются по результатам геолого-разведочных работ и разработки ме­ сторождений. Данные о запасах месторождений нефти и го­ рючих газов используются при планировании и осуществ­ лении их добычи, при разработке и реализации инвестици­ онных проектов на разведку и освоение месторождений, проектировании транспортировки и комплексной перера­ ботки нефти и горючих газов, при разработке концепций экономического и социального развития субъектов Россий­ ской Федерации и Российской Федерации в целом и при решении научных проблем, связанных с прогнозом нефте­ газоносности. 4. Ресурсы нефти и горючих газов оцениваются раз­ дельно по нефти и газу в пределах нефтегазоносных про­ винций, областей, районов, зон, площадей и отдельных ло­ вушек. Данные о ресурсах нефти и горючих газов исполь­ зуются при планировании поисковых и разведочных работ. 5. Объектом подсчета запасов является залежь (части залежей) нефти и горючих газов с доказанной промьппленной нефтегазоносностью. Объектом оценки ресурсов явля28

Ч а с т ь П. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

ются скопления нефти, горючих газов в нефтегазоносных комплексах, горизонтах и ловушках, наличие которых в не­ драх прогнозируется по результатам геологических, геофи­ зических и геохимических исследований. 6. По промышленной значимости и экономической эф­ фективности выделяются группы запасов нефти и горючих газов. 7. Критериями вьщеления групп запасов являются промьшшенная значимость месторождения и величина чистого дисконтированного дохода, определяемого по прогнози­ руемым показателям разработки при фиксированных нор­ мах дисконта. 8. По экономической эффективности вьщеляются груп­ пы ресурсов нефти и горючих газов. 9. Критерием выделения групп ресурсов является вели­ чина ожидаемой стоимости запасов. 10. По степени геологической изученности и промыш­ ленной освоенности геологические запасы и геологические ресурсы подразделяются на категории. 11. Критериями выделения категорий запасов по геоло­ гической изученности являются изученность геологическо­ го строения и нефтегазоносности залежи бурением, геофи­ зическими методами, промысловыми и аналитическими ис­ следованиями, позволяющими осуществить достоверный подсчет запасов и составить проект разработки на основе геологической и фильтрационной моделей залежи. 12. Критериями вьщеления категорий ресурсов по гео­ логической изученности являются изученность геологиче­ ского строения и нефтегазоносности участка недр по пло­ щади и разрезу параметрическим и поисковым бурением, геофизическими, геохимическими и другими видами поис­ ково-разведочных работ, детальность построения геологи29

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

ческой модели перспективной ловушки и достоверность оценки ресурсов для проектирования поисковых и разве­ дочных работ. 13. Критерием вьщеления категорий запасов по про­ мышленной освоенности является степень вовлечения оце­ ниваемой залежи в разработку. 14. Подсчет запасов и оценка ресурсов могут прово­ диться детерминированньм и вероятностным методами. При использовании детерминированных методов рекомен­ дуется оценивать погрешность подсчета запасов и оценки ресурсов, основьшаясь на точности определения подсчетных параметров. Если используются вероятностные методы, то могут определяться следующие границы оценки запасов и ресур­ сов: -минимальная (Р90) - оцененная величина запасов и ресурсов подтверждается с вероятностью 0,9; - оптимальная или базовая (Р50) - оцененная величина запасов и ресурсов подтверждается с вероятностью 0,5; -максимальная (Р10) - оцененная величина запасов и ресурсов подтверждается с вероятностью 0,1. 15. При определении запасов месторождений подлежат обязательному раздельному подсчету и учету запасы нефти, горючих газов и содержащиеся в них компоненты (конден­ сат, этан, пропан, бутан, сера, гелий, металлы), целесооб­ разность извлечения которых обоснована технологическими и технико-экономическими расчетами. 16. Подсчет и учет запасов нефти, горючих газов и со­ держащихся в них компонентов, имеющих промьппленное значение, производят по каждой залежи раздельно и место­ рождению в целом, по наличию их в недрах без учета по­ терь при разработке месторождений. 30

Ч а с т ь П. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

17. В соответствии со ст. 31 Закона Российской Феде­ рации «О недрах» с целью учета состояния минеральносырьевой базы ведется Государственный баланс запасов нефти и горючих газов на основе классификации. Государ­ ственный баланс должен содержать сведения о количестве, качестве и степени изученности запасов каждого вида по­ лезных ископаемых по месторождениям, имеющим про­ мышленное значение, об их размещении, о степени промьшшенного освоения, добыче, потерях и об обеспеченно­ сти промышленными разведанными запасами полезных ис­ копаемых. 18. Запасы нефти, газового конденсата, а также содер­ жащихся в них компонентов подсчитываются и учитывают­ ся, а ресурсы нефти и газового конденсата оцениваются и учитываются в единицах массы. 19. Запасы газа и гелия подсчитываются и учитьшаются, а перспективные и прогнозные ресурсы газа и гелия оцениваются и учитываются в единицах объема. Подсчет, оценка и учет производятся при условиях, приведенных к стандартным (при давлении 0,1 Мпа и температуре 20 °С). 20. Оценка и учет качества нефти и горючих газов про­ изводятся в соответствии с установленными требованиями, с учетом технологии добычи и переработки, обеспечиваю­ щей их комплексное использование. 21. Месторождения (залежи) нефти и горючих газов для целей ведения учета запасов нефти и газа подразделяются по фазовому состоянию и составу углеводородных соединений, по величине запасов и сложности геологического строения. 22. При полз^ении из скважин на месторождениях неф­ ти и горючих газов притоков подземных вод определяются температура, химический состав подземных вод, содержа­ ние в них йода, брома, бора и других полезных компонентов 31

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

ДЛЯ обоснования целесообразности проведения специаль­ ных геолого-разведочных работ с целью оценки запасов подземных вод и определения возможности использования их для извлечения полезных компонентов или для тепло­ энергетических, бальнеологических и иных нужд. 23. При подсчете и учете запасов и ресурсов нефти и газа предусматриваются мероприятия по охране недр, со­ хранению и улучшению окружающей среды при освоении месторождений нефти и газа.

3.1.2. Группы запасов и ресурсов нефти и газа по экономической эффективности 24. Запасы нефти, газа и содержацщеся в них компонен­ ты по степени экономической эффективности и возможности их промьшшенного освоения и использования подразделя­ ются на две группы, подлежапще раздельному подсчету и учету - промьппленно значимые и непромьппленные. 25. Промышленно значимые запасы подразделяются на нормально-рентабельные и условно-рентабельные. 25.1. Запасы месторождений (залежей), вовлечение кото­ рых в разработку на момент оценки, согласно технико-эко­ номическим расчетам, экономически эффективно в условиях конкурентного рьшка при использовании техники и техноло­ гии добьрш и переработки сьфья, обеспечивающих соблюде­ ние требований по рациональному использованию недр и ох­ ране окружающей среды (нормально-рентабельные); 25.2. Запасы месторождений (залежей), вовлечение ко­ торых в разработку на момент оценки, согласно техникоэкономическим расчетам, не обеспечивает приемлемую эф­ фективность в условиях конкурентного рьшка из-за низких 32

Ч а с т ь II. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

технико-экономических показателей, но освоение которых становится экономически возможным при изменении цен на нефть и газ или появлении новых оптимальных рьшков сбы­ та и новых технологий (условно-рентабельные). 26. К непромышленным запасам относятся запасы ме­ сторождений (залежей), вовлечение которых в разработку на момент оценки экономически нецелесообразно либо тех­ нически или технологически невозможно. В данную группу входят запасы нефти и горючих газов месторождений (зале­ жей), которые экономически нерентабельны для освоения на современном этапе, а также законсервированные месторож­ дения, месторождения, расположенные в пределах водоох­ ранных зон, населенных пунктов, сооружений, сельскохозяй­ ственных объектов, заповедников, памятников природы, ис­ тории и культуры, и месторождения, значительно удаленные от транспортных путей и территорий с развитой инфраструк­ турой нефтедобычи. 27. На промьплленно значимых месторождениях на ос­ нове технологических и экономических расчетов подсчитываются и учитьюаются извлекаемые запасы. К извлекаемым запасам относится часть геологических запасов, извлечение которьсс из недр на дату подсчета эко­ номически эффективно в условиях конкурентного рынка при рациональном использовании современных технических средств и технологий добычи с учетом соблюдения требова­ ний по охране недр и окружающей среды. 28. На месторождениях и залежах с непромышленными запасами подсчитываются и учитываются геологические запасы. 29. Ресурсы по экономической эффективности подраз­ деляются на две грзшпы: рентабельные и неопределеннорентабельные. 33

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

К рентабельным рес)фсам относятся ресурсы, имеющие положительную предварительно (или экспертно) ожидае­ мую стоимость запасов. К неопределенно-рентабельным относятся ресурсы, име­ ющие неопределенную ожидаемую стоимость запасов на дату оценки. 30. В рентабельных ресурсах вьщеляются извлекаемые ресурсы. К извлекаемым ресурсам относится часть геологи­ ческих ресурсов, извлечение которых из недр экономически эффективно на дату оценки. 31. В неопределенно-рентабельных ресурсах извлекае­ мые ресурсы не вьщеляются.

3.1.3. Категории запасов и ресурсов нефти и газа по геологической изученности и степени промышленного освоения 32. Запасы нефти и горючих газов по геологической изученности и степени промьппленного освоения подразде­ ляются на категории А (достоверные), В (установленные), Ci (оцененные), Сг (предполагаемые). 33. Категория А (достоверные) - разрабатываемые за­ пасы залежи или ее части, разбуренной эксплуатационной сеткой скважин в соответствии с проектным документом на разработку. Геологическое строение залежи, форма и раз­ меры определены, а флюидальные контакты обоснованы по данным бурения, опробования и материалам ГИС. Цитоло­ гический состав, тип коллекторов, эффективные нефте- и газонасьпценные толщины, фильтрационно-емкостные свой­ ства и нефте- и газонасыщенность, состав и свойства угле­ водородов в пластовых и стандартных условиях и техноло34

Ч а с т ь II. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

гические характеристики залежи (режим работы, дебиты нефти, газа, конденсата, продуктивность скважин) установ­ лены по данным эксплуатации скважин, гидропроводность и пьезопроводность пласта, пластовое давление, температу­ ра, коэффициенты вытеснения изучены с детальностью, достаточной для построения многомерных геологической и фильтрационной моделей залежи с высокой степенью дос­ товерности. Рентабельное освоение залежи определено про­ ектным технологическим документом на разработку и под­ тверждено фактической добычей. К категории А относятся: - запасы промьплленно освоенных залежей (или их час­ тей), дренируемые эксплуатационными скважинами при реализованных технологиях разработки в соответствии с проектным документом на разработку; - запасы промьппленно освоенных залежей (или их час­ тей), которые на дату подсчета по разным причинам не дренируются (в районе простаивающих скважин), ввод ко­ торых в разработку экономически обоснован и не потребует существенных дополнительных капитальных затрат; - запасы разрабатываемой залежи (или ее части), кото­ рые могут быть экономически рентабельно дополнительно извлечены из геологических запасов этой залежи за счет применения промышленно освоенных методов увеличения нефтеотдачи (МУН); - запасы, которые могут бьггь извлечены дополнитель­ но из геологических запасов этой залежи за счет уплотнения первичной сетки эксплуатационных скважин. 34. Категория В (установленные) - запасы разведанной, подготовленной к разработке залежи (или ее части), изу­ ченной сейсморазведкой или иными высокоточными мето­ дами и разбуренной поисковыми, оценочными, разведоч35

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

ными и опережающими эксплуатационньпк1и скважинами, давщими промьппленные притоки нефти или газа. Геологи­ ческое строение залежи, фильтрационно-емкостные свойст­ ва пород-коллекторов, состав и свойства флюидов, гидро­ динамические характеристики, дебиты скважин достаточно хорошо изучены по результатам геолого-промысловых ис­ следований и пробной эксплуатации одиночных скважин. Степень изученности параметров залежи достаточна для построения надежной геологической и фильтрационной мо­ делей залежи. Рентабельное освоение залежи подтверждено данными пробной эксплуатации, исследованиями скважин и обосновано проектным технологическим документом на разработку. К категории В относятся запасы участков залежей в зо­ не дренирования скважин, в которых получены промыш­ ленные притоки при испытании и (или) пробной эксплуата­ ции. 35. Категория Ci (оцененные) - запасы части залежи, изученной достоверной сейсморазведкой или иными высо­ коточными методами в зоне возможного дренирования не­ опробованных скважин и примыкающие к запасам катего­ рий А и В при условии, что имеющаяся геолого-геофизи­ ческая информация с высокой степенью вероятности указы­ вает на промышленную продуктивность вскрытого пласта в данной части залежи. Степень геологической изученности геолого-промьюловых параметров залежи достаточна для построения предварительной геологической модели и про­ ведения подсчета запасов. Запасы категории Ci вьщеляются, если геолого-геофи­ зическая информация с обоснованной уверенностью доказьшает, что пласт в сторону вьщеляемой категории Ci непрерьшен по площади. 36

Ч а с т ь П. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

Технологические параметры разработки залежи опре­ деляются по аналогии с изученными участками залежи или с использованием аналогий по другим разрабатьгоаемым месторождениям. Рентабельность освоения определяется по аналогии с изученной частью залежи. К категории Ci относятся запасы: - неразбуренной части залежи, непосредственно при­ мыкающей к запасам категории А -Ь В на расстоянии, рав­ ном зоне возможного дренирования; - ч а с т и залежи в районе неопробовакиых скважин, в случае если продуктивность этой залежи доказана опробо­ ванием или эксплуатацией в других скважинах. 36. Категория С 2 (предполагаемые) - запасы в неизу­ ченных бурением частях залежи и в зоне дренирования транзитных неопробованных скважин. Знания о геологопромысловых параметрах залежи принимаются по аналогии с изученной частью залежи, а в случае необходимости, с за­ лежами аналогичного строения в пределах данного нефтега­ зоносного региона. Имеющейся информации достаточно для построения предварительной геологической модели и подсчета запасов. Технологические параметры и экономи­ ческая эффективность разработки запасов определяются по аналогии с изученными участками залежи или с использо­ ванием аналогий по разрабатываемым месторождениям. К категории Сг относятся запасы: - участков залежи между доказанным контуром залежи и границами участков запасов более высоких категорий, ес­ ли имеется достаточно геолого-геофизической информации для заключения о непрерывности пласта; - пластов с недоказанной продуктивностью, но изучен­ ных по материалам геофизических исследований скважин в 37

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Транзитных эксплуатационных скважинах, при этом имеет­ ся обоснованная уверенность, что по данным геофизических исследований скважин они могут быть продуктивньми; - неразбуренных тектонических блоков на залежах с установленной продуктивностью. При этом имеющаяся ге­ ологическая информация указывает, что возможно продук­ тивные пласты в пределах блоков по литолого-фациальным характеристикам аналогичны изученной части за­ лежи. 37. При ведении уче^а запасы категории А, В и Ci не рекомендуется суммировать с запасами категории С2. 38. Ресурсы нефти и горючих газов по геологической изученности подразделяются на категории D i (локализо­ ванные), D 2 (перспективные) и D 3 (прогнозные). 39. Категория Dj (локализованные) - ресурсы нефти и горючих газов возможно продуктивных пластов в выявлен­ ных и подготовленных к бурению ловушках. Форма, разме­ ры и условия залегания предполагаемых залежей определе­ ны по результатам геолого-геофизических исследований, толщина и коллекторские свойства пластов, состав и свой­ ства нефти и газа принимаются по аналогии с разведанными месторождениями. 40. Категория D 2 (перспективные) - ресурсы нефти и горючих газов литолого-стратиграфических комплексов и горизонтов с доказанной промышленной нефтегазоносно­ стью в пределах крупных региональных структур. Количе­ ственная оценка прогнозных ресурсов проводится по ре­ зультатам региональных геологических, геофизических, гео­ химических исследований и по аналогии с открытыми ме­ сторождениями в пределах оцениваемого региона. 41. Категория D 3 (прогнозные) - ресурсы нефти и газа литолого-стратиграфических комплексов, оцениваемые в 38

Ч а с т ь II. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

пределах крупных региональных структур, промышленная нефтегазоносность которых еще не доказана. Перспективы нефтегазоносности этих комплексов прогнозируются на основе данных геологических, геофизических, геохимиче­ ских исследований. Количественная оценка прогнозных ре­ сурсов этих категорий производится по предположитель­ ным параметрам на основе имеющихся геологических представлений и по аналогии с другими, более изученны­ ми регионами, где установлены разведанные месторожде­ ния нефти и горючих газов.

3.1.4. Характеристика месторождений (залежей) и горючих газов по фазовому состоянию

нефти

42. В зависимости от фазового состояния и состава основных углеводородных соединений в недрах месторо­ ждения (залежи) нефти и горючих газов подразделяют­ ся на: 1) нефтяные (И), содержащие только нефть, насьпценную в различной степени газом; 2) газонефтяные (ГН), в которых основная часть залежи нефтяная, а газовая шапка не превьппает по объему услов­ ного топлива нефтяную часть залежи; 3) нефтегазовые (НГ), к которым относятся газовые за­ лежи с нефтяной оторочкой, в которой нефтяная часть со­ ставляет по объему условного топлива менее 50%; 4) газовые (Г), содержащие только газ; 5) газоконденсатные (ГК), содержапще газ с конденса­ том; 6) нефтегазоконденсатные (НГК), содержащие нефть, газ и конденсат. 39

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

43. В газовых залежах по содержанию С5 + высшие вьвделяются следующие группы газоконденсатных зале­ жей: 1) низкоконденсатные - с содержанием конденсата ме­ нее 25 г/м^; 2) среднеконденсатные - с содержанием конденсата от 25 до 100 г/м^; 3) высококонденсатные - с содержанием конденсата от 100 до 500 г/м^ 4) уникалъно-конденсатные - с содержанием конденса­ та более 500 г/м^.

3.1.5. Градация месторождений (залежей) нефти и горючих газов по величине извлекаемых запасов 44. Месторождения нефти и газа по величине извлекае­ мых запасов нефти и геологических запасов газа подразде­ ляются на: 1) уникальные - более 300 млн. т нефти или 500 млрд. м^ газа; 2) крупные - от 30 до 300 млн. т нефти или от 30 до 500 млрд. м^ газа; 3) средние - от 3 до 30 млн. т нефти или от 3 до 30 млрд. м^ газа; 4) мелкие - от 1 до 3 млн. т нефти или от 1 до 3 млрд. м'^ газа; 5) очень мелкие - менее 1 млн. т нефти, менее 1 млрд. м^ газа. 40

Ч а с т ь П. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

3.1.6. Распределение залежей нефти и горючих по сложности геологического строения

газов

45. По сложности геологического строения выделяются залежи: - простого строения - однофазные залежи, связанные с ненарушенными или слабонарушенными структурами, про­ дуктивные пласты характеризуются выдержанностью толш;ин и коллекторских свойств по площади и разрезу; - сложного строения - одно- и двухфазные залежи, ха­ рактеризующиеся невыдержанностью толпщн и коллектор­ ских свойств продуктивных пластов по площади и разрезу или наличием литологических замещений коллекторов не­ проницаемыми породами, либо тектонических нарушений; - очень сложного строения - одно- и двухфазные зале­ жи, характеризующиеся как наличием литологических за­ мещений или тектонических нарушений, так и невьщержанностью толщин и коллекторских свойств продуктивных пластов, а также залежи сложного строения с тяжелыми нефтями. В США, в отличие от России, используются несколько классификаций запасов. Официальная отчетность о запасах, публикуемая в США, основывается на классификации, раз­ работанной в 1930-х гг. Основной категорией запасов явля­ ются «доказанные»; по степени их обоснованности и изу­ ченности выработаны четкие критерии. По классификации горного бюро и геологической службы США эквивалентом «доказанных» является категория «измеренных» запасов, для нее установлена погрешность оценки 4-20%. Менее дос­ товерная часть запасов по классификации АНИ-АГА отно­ сится к «вероятным» и «возможным», которые идентифицирзтотся с «рассчитанными» и «предполагаемыми» запа41

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

сами классификации горного бюро и геологической службы США. Широкое распространение в последние годы получи­ ли классификации запасов Общества инженеров-нефтя­ ников (SPE) и Мирового нефтяного конгресса (WPC), соз­ данные в развитие классификации АНИ-АГА (табл. 1). Детальное сопоставление классификаций SPE и WPC, проведенное специалистами-нефтяниками обеих организа­ ций, обнаружили идентичность их позиций в оценке запа­ сов, в результате чего ими в 1997 г. создана универсальная классификация, позволяющая проводить достаточно точ­ ную оценку запасов нефти и газа в любой стране независи­ мо от методики подсчета (детерминированная или вероят­ ностная) и стадии освоения месторождения. Предложенная классификация позволяет проводить геолого-экономическую оценку запасов и ресурсов с учетом динамических, экономических, политических, правовых условий. Она по­ лучила признание в качестве международного стандарта на оценку запасов во многих странах, в том числе в России. Ориентируясь именно на эту классификацию, международ­ ными инжиниринговыми фирмами проведен аудит запасов ряда российских нефтяных компаний (ЛУКойл, Сиданко, Славнефть, Черногорнефть и др.). Перечисленные классификации базируются на подходе к оценке запасов с точки зрения уровня их разбуренности, поскольку детальная разведка залежей перед их вводом в разработку не производится. Современная американская классификация, не затрагивая сущности предьщущих опре­ делений, вьщеляет три категории запасов: доказанные (раз­ рабатываемые, неразрабатываемые и неразбуренные), веро­ ятные и возможные. К доказанным запасам относятся те объемы УВ, кото­ рые по геологическим и промысловым данным с достаточной 42

Ч а с т ь П. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

ее

Ё

й и

Я а о

К о си о

I

I

1

та

в се

1

«а

8 1^ ft,

а

О

энннвевмо^2'

оS

W

н о И

«в

l-H

от

i

В

К ее Н

U О в о и

3в

pa s н м

и U О о

1

I

о

О

43

а о

1

I

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

достоверностью могут быть оценены как, несомненно, ком­ мерческие, извлекаемые на данный момент времени, при текущих экономических условиях, методах извлечения и государственном законодательстве. Доказанные запасы подразделяются на следуюпще под­ категории: - доказанные разрабатываемые - запасы участков, под­ твержденные реальной рентабельной добьшей нефти или результатами пробной эксплуатации соседнего пласта ана­ логичного строения; -доказанные неразрабатываемые - запасы участков, которые могут бьггь извлечены из существующих скважин в результате капитального ремонта, восстановления простаи­ вающих скважин или перевода скважины на другой прод}гктивный пласт; - доказанные неразбуренные - запасы участков, кото­ рые могут быть извлечены из частей неразрабатываемых известных пластов или скважин уплотняющего бурения, планируемого на площадях, непосредственно примьпсающих к разрабатываемьв! частям залежей. При отнесении за­ пасов к «доказанным» принимается в расчет наличие ин­ фраструктуры или уверенность в близкой перспективе ее создания. Во всех остальных случаях запасы считаются «недока­ занными» и подразделяются на следующие категории: - вероятные - запасы, которые могут быть переведены в доказанные после разбуривания новых известных пластов и пластов, являющихся на данный момент нерентабельными; уплотнения сетки скважин в недостаточно разбуренных час­ тях залежей, применения эффективных методов извлечения; -возможные - запасы неразрабатываемых частей из­ вестных пластов, имеюпщх низкие промысловые характе44

Ч а с т ь II. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

ристики, эффективность разработки которых не определена; запасы залежей, модель которых изучена приближенно. Как видно из приведенных определений, разделение «доказанных» запасов на категории характеризуется четки­ ми критериями. Несколько более размытым является раз­ граничение «недоказанной» их части, которая также выде­ ляется в границах залежи.

Контрольные вопросы 1. По каким данным подсчитываются прогнозные ре­ сурсы УВ и локализованные ресурсы? 2. Что представляют собой перспективные ресурсы Do иСз? 3. По каким материалам производят подсчет полагае­ мых и оценочных запасов? 4. Каково отличие классификаций ресурсов и запасов в России и США?

3.2. Стадийность геолого-разведочного процесса на нефть и газ Непрерьшный процесс изучения земных недр с целью выявления месторождений нефти и газа и их подготовки к промьппленному освоению условно делится на ряд этапов и стадий. Этапы и стадии различаются по масштабу и харак­ теру объекта изучения, по задачам и видам работ и ожидае­ мым результатам. Основные цели такой дифференциации определение рациональной последовательности решения задач различного уровня, оценка эффективности и качества 45

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

работ на каждой промежуточной стадии и планирование последуюпщх работ. Суть стадийности геолого-разведочных работ (ГРР) со­ стоит в том, что начало каждой стадии находится в зависи­ мости от результатов предыдущей стадии. Многолетний опыт показывает, что проводимые в определенной последо­ вательности геолого-разведочные работы позволяют свое­ временно и с наименьшими затратами выявить перспектив­ ные объекты, оценить их значимость и подготовить их к промьппленному освоению. Схема последовательного ведения ГРР впервые пред­ ложена в 1935 г. В.М. Крейтером. Применительно к нефтя­ ным месторождениям схема стадийности ГРР впервые при­ нята в 1965 г. Эта схема получила развитие в последующих «Положениях об этапах стадиях ГРР» 1983 и 1995 гг. Полный цикл геолого-разведочных работ по подготовке промышленных запасов нефти и газа подразделяется на три этапа - региональный, поисково-оценочный и разведочноэксплуатационный. Цели, задачи и методы работ на различных этапах и стадиях поисков и разведки отражены в табл. 2. Цель регионального этапа - изучение основных зако­ номерностей геологического строения слабо исследованных осадочных бассейнов и их участков, а также отдельных литолого-стратиграфических комплексов, оценка перспектив их нефтегазоносности и определение первоочередных рай­ онов и литолого-стратиграфических комплексов для поста­ новки поисковых работ на нефть и газ. Региональный этап предшествует поисковому и прово­ дится до тех пор, пока существуют благоприятные предпо­ сылки для обнаружения новых перспективных комплексов на неосвоенных глубинах и зон нефтегазонакопления в сла46

Часть

II. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

ее

эмняихмэиэ(1эп -

£

S

' O H h H X O B h 3I4H£OHJOdu -

£q

е5

Е es л н

•еаз ее

ё

ю ее

а и к о со

SS ВТ* ее

3 роа

го

Я и

О о ч о

S н о

« н и ее

HioBh aiqHuXdH хи и 1ЧНИЭЭ0В9 a i 4 H h O l t f B o o

и и 5

ИХЭОНЭОНОЕБЛЭХфэН S O H J O d l J

47

Бурцев М.И.

Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Э1ЧННВЯ0Ш1Г

-raoir - ' а 'оньиховь Э1чняихяэиэ(1эи -

о

э1танЕЯОЕИ1геяо1Г -

'Э1<шяихяэпэс1эи - ^^Q

о 4)

U «к

i

й

§

S§

й о 3 о § « PQ S

2

^ § МЭШХЯ01Г ЭИНЭ1ГЯК1Ча

кинэшюяшоетлэхфэн 1чное и 1ЧН0Е

СНЧХООНЭОНОЕЕХЭХфэН и о н ж о и Е о я И1ГИ и о н

ЭI^ШЯИlSЭПЭdэUOEBJЭXфэH

-НЭКЯОНВХОХ о I4H0HBd

кинэгаомвноЕвлэхфэн

- о м э и о и я а о х м э г д о ея

Н0€ БХНЭЙО

-яохолРои и э и н э к а к н д

ошнэсКд Х>1оя

48

Часть

П. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

эгчннэнэйо- ' э 'оньихэвь aiqwaEjEifoiuTadn

эииэвхвц^3 'оньих

-outfadn -

-OBh Э1ЧННЭНЭЙО -

'э

'э1чннэкяонвхоХ -

g

о,

и

1 S о

о СП о 'О

50

m (N (ИЖЭ1ГВЕ) Еинэ1/жос1охоэи ЭИХИ(1я

-хо -няшуСаои э1яннэ1гяохохй'ои (ИЭЖЭ1ГБЕ) g H H 3 № 0 d -ОХОЭИ ЕХНЭЙО и н э и о ц

49

(ИЖЭ1ГВЕ) K H H 3 № o d

-охээи

9i4HH3iraiHwodu

кийвхвЛш - о я е KBHHSinniiwodn -ОНХ1ЯПО и ВМКЭЯЕВ^

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

ЭГЧННЭНЭЙО 'OHhHlOBh

а

Э1чннэ1гяонв10у{ - g

S

«а

S а; а а" ж о

(ИЖЭ1Г - B E ) BHHoMKodoxoaw 3i4W3Bffl4XB9Bd£Bi

КЕННоийвхвХхшэяе 50

Ч а с т ь П. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

боизученных районах. В пределах нефтегазоносных рай­ онов региональные работы могут проводиться одновремен­ но с поисково-оценочными и разведочными работами. В соответствии с задачами региональный этап разделя­ ют на две стадии: прогноз нефтегазоносности и оценка зон нефтегазонакопления. Основным объектом исследования на стадии прогноза нефтегазоносности являются осадочные бассейны и их час­ ти. На этой стадии обосновываются наиболее перспектив­ ные направления дальнейших исследований и выбираются первоочередные объекты и нефтегазоперспективные ком­ плексы. По результатам работ составляют отчет с оценкой перспектив нефтегазоносности изз^ения территорий по ка­ тегориям D 3 и частично D 2 . Основные объекты на стадии оценки зон нефтегазона­ копления - нефтегазоперспективные зоны и зоны нефтега­ зонакопления. На этой стадии по итогам проведения работ составляют отчеты (годовые и окончательные) о геологиче­ ских результатах и по оценке ресурсов категории D 2 и час­ тично D ] . По результатам региональных работ проводят конкурсы или аукционы на право пользования недрами по лицензиям на геологическое изучение или совмещенным лицензиям. Цель поисково-оценочного этапа - обнаружение новых месторождений нефти и газа или новых залежей на ранее открытых месторождениях и оценка их промышленной зна­ чимости. ГРР на данном этапе проводятся по лицензии на геоло­ гическое изучение недр, дающей право на ведение поисков или оценки месторождений (залежи), или по совмещенной лицензии, включающей несколько видов пользования не­ драми (поиск, разведка, добыча). 51

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Поисково-оценочный этап разделяется на стадию выяв­ ления и подготовки объектов к поисковому бурению и ста­ дию поиска и оценки месторождения (залежи). Цель стадии выявления и подготовки объектов к поис­ ковому бурению - выявление и подготовка локальных объ­ ектов для ввода их в поисковое бурение. К объектам прове­ дения работ относятся районы с установленной или воз­ можной нефтегазоносностью или выявленные ловушки. Ра­ боты по выявлению и подготовке объекта завершаются включением этого объекта в фонд выявленных или подго­ товленных для поисков нефти и газа. На основании полученных материалов составляют от­ четы о геологических результатах работ и оценке перспек­ тивных (D2)H локализованных (Di) ресурсов, подготовлен­ ных для глубокого бурения площадей. Цель стадии поиска и оценки месторождений (залежей) обнаружение новых месторождений нефти и газа или новых залежей и оценка их промышленной значимости. Работы на этой стадии проводятся на условиях, оговоренных в лицен­ зии на пользование недрами. Объекты проведения работ ловушки, подготовленные к поисковому бурению, и откры­ тые месторождения (залежи). Работы по поиску месторож­ дений (залежей) должны проводиться в соответствии с гео­ лого-техническим нарядом, составленным в установленном порядке. Объемы и виды работ определяются в зависимости от особенностей геологического строения опоисковываемого объекта. В пределах месторождения поисковые работы могут совмещаться с оценочными и разведочными работами и проводиться до завершения оценки перспектив всего разре­ за осадочного чехла. Открытие месторождения (залежи) 52

Ч а с т ь II. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

фиксируется по получению промьппленного притока нефти или газа. По результатам поискового бурения при открытии за­ лежи (месторождения) уточняется проект дальнейших оце­ ночных работ, а в случае отрицательного результата состав­ ляется отчет с основанием бесперспективности опоискованного объекта Стадия поиска и оценки месторождений (залежей) счи­ тается завершенной, если степень изученности позволяет подсчитать запасы по категориям Сг и частично Ci и про­ вести оценку промьппленной значимости месторождений (залежей). Соотношение запасов категорий С\ и Сг, дости­ гаемое по завершении стадии оценки, должно обеспечивать достоверное определение масштаба (класса крупности) оце­ ниваемой залежи. Ориентировочные оценки доли запасов категории Сь достаточной для завершения стадии оценки (табл. 3), были рассчитаны по известным оценкам точности запасов при условии, что эта оценка запасов в целом гаран­ тирует возможность отнесения ее к одному из классов по величине запасов. В ряде случаев на мелких объектах про­ стого строения задачи оценки месторождения решаются по результатам поискового бурения. По результатам работ на стадии поиска и оценки ме­ сторождений (залежей) проводится: -систематизация геолого-геофизических материалов и составление отчета о результатах поисково-оценочных ра­ бот; - подсчет геологических и извлекаемых запасов УВ, а также сопутствующих компонентов; - подготовка пакета геологической информации в слу­ чае проведения конкурса или аукциона на предоставление лицензии на добычу полезных ископаемьпс. 53

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

еа

-I

О VI о

ii

о

«Г)

«о о V-) о >о

3X2

<S го

ю >о ЧО

(Г)

1^

и о

еа « о

S

о

I

3

SSg

о

о

со <s 2

«««


о О

а а

о

S

1 54

Ч а с т ь II. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

По результатам оценочных работ проводится оценка запасов изучаемого объекта, их экспертиза и вьщается ли­ цензия на право добычи нефти и газа. Предоставление недр в пользование для добычи нефти и газа после завершения поисково-оценочного этапа вступа­ ет в силу после Государственной экспертизы запасов. Цель разведочно-эксплуатационного этапа - изучение характеристик месторождений (залежей), обеспечивающее составление технологической схемы месторождения нефти или проекта опыгно-промьшшенной эксплуатации место­ рождения газа. В соответствии с задачами разведочно-эксплуатацион­ ного этапа выделяются стадия разведки и опьггно-промышленной эксплуатации и стадия эксплуатационной разведки (доизучение в процессе разработки). Объектами проведения работ на стадии разведки и опьп-но-промьппленной эксплуатации являются месторождения (за­ лежи), на которые получена лицензия на добычу нефти и газа. Рациональная степень разведанности, необходимый объем работ, методы исследования определяются проектом разведки, составленным в соответствии с условиями, огово­ ренными в лицензии, и документами, регламентирующими разведку, подсчет запасов и проектирование разработки ме­ сторождений нефти и газа. По результатам разведочных работ с учетом данных опытно-промышленной эксплуатации проводится: - уточнение геологических и извлекаемых запасов УВ, а также сопутствующих компонентов разведанных и выяв­ ленных залежей (продуктивных горизонтов) месторождений по категориям В, Ci и частично Сг, - систематизация геолого-геофизических материалов, необходимых для составления технологической схемы раз55

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

работки месторождений нефти и проекта опытно-промьппленной эксплуатации месторождений газа, а также для вы­ бора методов повьппения коэффициентов извлечения. Итоговыми документами стадии разведки и опытнопромьппленной эксплуатации являются: - отчет по подсчету запасов нефти, конденсата, природ­ ного газа и попутных компонентов (в случае необходимости); -технико-экономическое обоснование значений коэф­ фициентов извлечения нефти и конденсата; -технологическая схема разработки месторождения нефти или проект опьггно-промьппленной эксплуатации ме­ сторождения газа. При предоставлении недр в пользование по совмещен­ ным лицензиям пользователи недр могут начинать добычу до Государственной экспертизы запасов, сроки которой свя­ заны с уточнением условий пользования недрами. Цель стадии эксплуатационной разведки - получение исходных данных для уточнения технологической схемы или составления проекта разработки. Объектами проведения ра­ бот являются разрабатываемые месторождения и залежи. По результатам работ на данной стадии составляется отчет о проведенных работах с уточнением величины из­ влекаемых запасов нефти, газа и конденсата и корректиров­ кой технологических параметров разработки. Решение задач некоторых стадий можно совмещать. Так, на стадии региональных исследований на отдельных площадях могут проводиться поисковые работы. В районах активного ведения поисковых и разведочных работ регио­ нальные исследования могут возобновляться для изучения принципиально новых типов залежей с применением более совершенных технических средств. Поиски и разведка мо­ гут совмещаться при ведении работ на конкретной площа56

Ч а с т ь II. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

ди. После открытия одной из залежей поиски могут про­ должаться в других продуктивных горизонтах. После вве­ дения в эксплуатацию одной из залежей разведочные и да­ же поисковые работы могут проводиться на других залежах данного месторождения. Главное при этом - сохранение четкой последовательности вьшолняемых исследований. На­ рушение такой последовательности приводит к снижению эффективности поисково-разведочных работ. Рассмотренная схема стадийности характеризуется следуюхцими особенностями: -достигается четкая регламентация целей и задач по стадиям проведения геолого-разведочных работ. В ее осно­ ву положены рациональные пределы изучения геологиче­ ских объектов по степени разведанности и соотношению ресурсов или запасов различных категорий; -предусмотрены условия, допускающие проведение писков и разведки месторождений по ускоренной модифи­ кации. В связи с этим ожидается экономия времени и объе­ мов работ при подготовке промьппленных запасов и уско­ ренном вводе их в эксплуатацию; - предложена более высокая степень дифференциации геолого-разведочного процесса, которая в большей степени соответствует, изменяющимся в сторону общего усложне­ ния, геологическим условиям, выступает объективной предпосылкой снижения показателей эффективности работ. В этой связи основным средством исключения неоправдан­ ных или преждевременных затрат может быть более тща­ тельный отбор геологических объектов для постановки по­ исково-разведочных работ и планирования рациональной методики их проведения; усилена роль начальньк стадий работ в качестве основной предпосылки, определяющей оп­ тимальное развитие поисков и разведки месторождений 57

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

нефти и газа. Масштабы работ, связанных с опережающим прогнозом нефтегазоносности, неуклонно возрастают, ос­ тавляя одну из характерных особенностей геолого-разведоч­ ного производства на современном этапе; - впервые в сферу регламентации геолого-разведочной деятельности введена система геолого-экономических оце­ нок, обязывающих учитывать роль экономических факторов на всех стадиях геолого-разведочных работ.

Контрольные вопросы 1. По каким признакам различаются этапы и стадии поисково-разведочного процесса на нефть и газ? 2. В чем состоит суть стадийности? 3. Что представляет собой совмещенная лицензия на право пользования недрами? 4. В каких случаях возможно совмещение работ раз­ личных стадий?

3.3. Методы геолого-разведочных работ на нефть и газ Решение обширного объема геологических задач тре­ бует применения при проведении ГРР на нефть и газ ком­ плекса различных методов: геологических, геофизических, геохимических, буровых и др.

3.3.1. Геологические

методы

Геологическая съемка производится на местности с це­ лью построения геологической карты. Карта представляет 58

Ч а с т ь П. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

собой Графическое изображение на топографической основе определенного масштаба выхода пород различного возраста на дневную поверхность. Карта сопровождается слева гео­ хронологической шкалой, литолого-стратиграфической ко­ лонкой, кратким описанием состава пород; справа - услов­ ными обозначениями, а снизу - геологическим профильным разрезом. Геологическая карта несет обширную информа­ цию о наличии в изученном регионе структурных элемен­ тов, об истории их формирования и о полезных ископае­ мых. В процессе геологического картирования осуществля­ ются и нефтегеологические исследования: обнаружение ес­ тественных нефте- и газопроявлений, нефтегазоматеринских пород, пород коллекторов, флюидоупоров, зональных и локальных ловушек антиклинального типа. Структурно-геологическая съемка осуществляется для построения в закрытых платформенных районах одновре­ менно двух карт: геологической и структурной. Для по­ строения этих карт в этих условиях применяют рытье канав, шурфов и особенно бурение картировочных скважин глу­ биной до кровли регионального репера или до подошвы четвертичных отложений (100-150 м). Геологическая и структурно-геологическая съемки при­ менимы при производстве геолого-разведочных работ на нефть и газ на региональном и поисковом этапах, особенно при подготовке структур антиклинального типа к поиско­ вому бурению. Эффективность геологической съемки при подготовке антиклинальных структур к поисковому бу­ рению бьша весьма высокой в складчатых областях на ран­ них этапах развития нефтепоисковых работ, когда основ­ ными поисковыми объектами были обнажающиеся на по­ верхности антиклинальные складки. В настоящее время 59

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

роль геологического картирования как метода поисков и подготовки структур заметно уменьшилась, так как нефтепоисковые работы проводятся в основном вне складчатых областей, в погруженных зонах осадочных бассейнов, где часто не наблюдается соответствие структурных планов. Структурно-геоморфологическая съемка находит ши­ рокое применение при выявлении и картировании перспек­ тивных на нефть и газ структур путем установления тесных связей между особенностями рельефа земной поверхности или дна акватории и антиклинальными структурами на по­ верхности и в недрах. Выявление структурных элементов проводится путем анализа топографических карт, аэро- и космоснимков. Од­ нако геологическая природа стрз^турных элементов, выде­ ляемых по геоморфологическим данным, не всегда одно­ значна, уверенность их выделения возрастает, когда они подтверждаются другими методами. Кроме того, геологические исследования включают бу­ рение скважин различного назначения и обработку полу­ ченной информации о строение осадочных бассейнов, их нефтегазоносности, а также о свойствах продуктивных пла­ стов и скоплений нефти и газа. Дистанционные методы находят широкое применение при прогнозировании, поиске и разведке скоплений нефти и газа. При проведении геологических исследований из кос­ моса с бортов космических кораблей и спутников получают космические снимки (КС). На региональном этапе геолого­ разведочного процесса космофотоматериалы служат осно­ вой для структурного и геохимического дешифрирования. Структурные дешифрирования КС, благодаря большой обзорности генерализации, позволяют выявлять крупные структуры земной коры, зоны глубинных разломов, в том 60

Ч а с т ь II. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

числе в осадочных бассейнах, изучать геоморфологические особенности, проводить неотектоническое районирование с привлечением другой априорной информации. Геохимическое депшфрирование КС заключается в ис­ пользовании информации о спектральной отражательной способности по данным изучения многозональных снимков. Многоспектральные изображения с высоким пространст­ венным разрешением позволяют в открытых районах с уве­ ренностью картировать геохимические аномалии (аномаль­ ное содержание окислов железа и других металлов, карбо­ натов и др.), обусловленные длительным просачиванием мигрирующих от залежей флюидов. В регионах с расти­ тельным покровом отмечаются геоботанические аномалии в виде появления специфических видов растительности или наличия угнетенной растительности, указывающие на при­ сутствие залежи в недрах. Структурное или фотогеологическое картирование осу­ ществляется по аэрофотоснимкам, полученным с бортов лета­ тельных аппаратов. Кроме того, нефтегазопоисковые исследо­ вания направлены на изучение геохимических и геофизиче­ ских полей (гамма-излучение, гравитационное, магнитное). Дешифрирование аэрофотоснимков позволяет картиро­ вать аномалии, которые могут быть связаны с залежами УВ путем: -картирования геологических структур, являющихся поверхностным выражением ловушек нефти и газа (локаль­ ные поднятия, испытывающие восходящие тектонические движения в новейшее время, отображаются на аэрофото­ снимках, например, по рисунку гидрографической сети, до­ лины рек огибают локальные структуры); - картирования участков древних длительных просачи­ ваний флюидов, определяющихся по наличию геохимиче61

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

ских аномалий в породах и почвах вдоль разломов и других зон повышенной проницаемости; -картирования участков современных просачиваний УВ, приводящих к аномальным изменениям в растительно­ сти на суше (геоботанические аномалии) и возникновению пленок нефти и пузьфьков газа на море.

3.3.2. Геофизические

методы

Геофизические исследования широко применяются в геолого-разведочном процессе на нефть и газ. Они являются одним из основных источников информации о глубинном строении осадочных бассейнов, их структурных элементов, в том числе локальных объектов антиклинального и неанти­ клинального типов. Эти исследования, основанные на изучении или естест­ венных физических полей (гравитационного, магнитного, электрического), или на характере распространения упругих сейсмических колебаний в земной коре, включают разные по своим физическим основам методы: гравиразведку, маг­ ниторазведку, электроразведку и сейсморазведку. Теоретические основы этих методов подробно изуча­ ются в соответствующих дисциплинах, а в данном пособии излагаются их основные положения. Гравиразведка изучает распределение аномальных зна­ чений силы тяжести на поверхности земли, в воздухе, на дне акваторий, как разности между замеренными значениями и теоретическими в данном участке земной коры: Ag = gH- grТеоретическое значение определяется в предположении о том, что Земля представляет собой геометрически правиль­ ное тело, состоящее из однородных по плотности концен62

Ч а с т ь П. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

трических слоев. Положительные аномалии силы тяжести отвечают наличию в недрах более плотных масс пород по сравнению с вмещающими их породами. Такие аномалии можно наблюдать в зонах развития океанической коры, сложенной базитами и ультрабазитами; в зонах развития гетерогенного фундамента на платформах, где развиты ос­ новные породы среди кислых; в зонах наличия горстообразных блоков фундамента, сложенного породами одного состава, и в зонах антиклинального строения осадочной толщи. Отрицательные аномалии соответствуют, как правило, зонам повышенного значения мощностей земной коры, зо­ нам погружения фундамента и наличию в осадочной толще пород с дефицитом плотностей по сравнению с вмещаю­ щими. Для выявления аномалий силы тяжести и, следователь­ но, прогноза наличия структурных элементов осадочных бассейнов применяются гравиметрические съемки разного масштаба. В зависимости от характера задач и детальности иссле­ дований гравиметрические работы условно делятся на три этапа: -региональные исследования для изучения общих за­ кономерностей строения нефтегазоносных территорий; -детальные исследования для поисков структур, пер­ спективных в нефтегазоносном отношении; - «прямые» поиски залежей нефти и газа. Региональные съемки масштабов 1:1 ООО ООО и 1:200 ООО используются для тектонического районирования перспек­ тивных нефтегазоносных бассейнов, выявления региональ­ ных разломов, определения мощностей осадочного чехла и соотношения структурных планов отдельных литолого63

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

стратиграфических комплексов. Данные гравиразведки мож­ но использовать для построения структурных карт по по­ верхности фундамента и границ в осадочной толще путем статистических зависимостей между данными значений си­ лы тяжести и материалами бурения или сейсморазведки. По результатам региональных работ вьщеляются перспектив­ ные объекты для обнаружения месторождений нефти и газа. Детальные съемки проводятся для выявления в разрезе осадочного чехла локальных поднятий. Практика проведе­ ния гравиразведки показала, что при благоприятных усло­ виях плановое положение локальных поднятий амплитудой более 30 м и значительных размеров создают гравитацион­ ные аномалии до нескольких миллигал (мГал), фиксируют­ ся современными гравиметрами. Для оценки их глубинного положения используют материалы сейсморазведки. Во многих нефтегазоносных провинциях установлена прямая связь между положительными аномалиями и ло­ кальными поднятиями (Тимано-Печорская синеклиза, Волго-Уральская антеклиза, Енисей-Хатангский прогиб и др.). Однако в некоторых регионах (Западно-Сибирская пли­ та, Прикаспийская синеклиза и др.) над локальными подня­ тиями наблюдаются минимумы силы тяжести. Образование таких аномалий может быть вызвано рядом причин. Напри­ мер, латеральным изменением состава пород в сводах конседиментационных структур, разуплотнением массивов кар­ бонатных пород и интенсивным развитием трещиноватости в присводовых частях поднятий. Отрицательные аномалии более крупного ранга наблю­ даются над соляными куполами, над некоторыми рифами, над глинистыми диапирами. При «прямых» поисках залежей нефти и газа применя­ ют высокоточные гравиметрические исследования. Участки 64

Ч а с т ь II. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

пластов-коллекторов, заполненных УВ, отмечаются незна­ чительными минимумами на фоне общего положительного фона, наблюдаемого от наличия локального поднятия. Магниторазведка основана на изучении аномальных значений магнитного поля на поверхности земли, в воздухе или в акватории как разности между измеренными и теоре­ тическими значениями в конкретном участке земной коры. Наблюдаемое магнитное поле связано с концентрацией в земной коре горных пород, обладающих разными магнит­ ными свойствами. Формирование аномального магнитного поля связано, главным образом, с намагниченностью пород кристалличе­ ского фундамента преимущественно основного и ультраос­ новного состава или с присутствием этих пород в разрезе осадочного чехла. Осадочные породы, как правило, не со­ держат в своем составе намагниченных пород. В платформенных условиях во многих регионах струк­ туры осадочного чехла соответствуют рельефу фзшдамента, поэтому, изучая структуру фундамента по данным магнито­ разведки можно выявить в осадочном чехле объекты, пер­ спективные в нефтегазоносном отнощении. В зависимости от рещаемости задач и конкретных ус­ ловий нефтепоисковых работ выбирают тип магнитной съемки, сеть точек наблюдений и необходимую аппаратуру. При изучении нефтегазоперспективных территорий магнитометриические съемки подразделяются на региональные и детальные (поисковые). На региональном этапе магниторазведка масштаба 1:200 ООО используется для решения таких задач, как вьщеление в осадочном бассейне крупных структурных элементов: - сводов с неглубоким залеганием фундамента (по мо­ заичному строению магнитного поля); 65

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

- валообразных поднятий, прогибов, авлакогенов (по ха­ рактеру линейных геомагнитных полей); - зон развития гетерогенного фундамента и его рельефа (по интенсивности геомагнитного поля); - г л у б о к и х впадин (по малоградиентным, слабовозму­ щенным изометричным магнитным полям); - глубинных разломов в фундаменте, контролирующих размещение структур в осадочном чехле (по линейным це­ почкам аномалий). На поисковом этапе применение высокочувствитель­ ных магнитометров позволяет существенно повысить дос­ товерность выявления малоамплитудных структур и приразломных складок в платформенных регионах. Кроме того, магниторазведка все чаще применяется при прогнозе зале­ жей нефти и газа. Магнитные аномалии над залежами свя­ заны с образованием магнитных минералов под влиянием мигрирующих из них углеводородных (СпНп), так и неугле­ водородных ( H 2 S , СО2, Нг, СО и др.) химически активных газов [42]. Так, содержащиеся в терригенных отложениях железные минералы под воздействием УВ преобразуются в магнитные минералы. Таким образом, над залежами УВ от­ личаются магнитные аномалии, совпадающие с контуром нефте- и газоносности. Электроразведочные исследования объединяют груп­ пу методов, которые изучают строение земной коры путем измерения естественных и искусственно создаваемых элек­ трических и электромагнитных полей. Важным достоинст­ вом этих методов является их относительно небольшая стоимость. Основной недостаток - измеренные величины сильно искажаются на больших глубинах исследования. С помощью электроразведки изучают рельеф фунда­ мента или вышезалегающие горизонты осадочного чехла. 66

Ч а с т ь П. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

отличающиеся значительным сопротивлением по сравне­ нию с вьппезалегающими отложениями, и, таким образом, расчленяют разрез на толщи пород с различной проводимо­ стью. Эти работы проводят, как правило, до сейсмических исследований или совместно с сейсморазведкой. Так как электроразведочные работы значительно дешевле сейсморазведочных, то такое комплексирование двух геофизиче­ ских методов позволяет снизить затраты на сейсморазведку за счет разрежения сети сейсмических профилей без ущерба получаемой геологической информации. Электроразведка нашла широкое применение при изучении осадочных бас­ сейнов Якутии, Сахалина, Предкавказья и др. Сейсмическая разведка представляет собой совокуп­ ность методов исследования геологического строения зем­ ной коры, основанных на изучении распространения сейс­ мических волн, возбуждаемых различными источниками. Она является основным методом при поисковых и разве­ дочных работах на нефть и газ. С ее помощью решается большое число геологических задач с более высокой де­ тальностью, чем другими геофизическими методами. В зависимости от типа изучаемых сейсмических волн выделяют два главных метода сейсморазведки: метод отра­ женных волн (MOB) и метод преломленных волн (МПВ). Метод отраженных волн позволяет изучать геологи­ ческое строение на глубинах до 10 и более километров и определять глубину многих отражающих границ с точ­ ность до 1-2%. Этим методом изучают формы залегания геологических тел, выполненных осадочными породами, прежде всего антиклинальные складки, их размеры, ам­ плитуду, обнаруживают угловые несогласия между струк­ турными этажами, зоны выклинивания пластов и замеще­ ние фаций. 67

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Метод преломленных волн, применяемый на регио­ нальном этапе, позволяет определить глубину и форму од­ ной или нескольких преломляющих границ и скорость рас­ пространения в них волн на глубинах до десятков километ­ ров, прослеживать тектонические нарушения, стратифици­ ровать сейсмические горизонты. Вьщержанных преломляю­ щих границ в разрезе меньше, чем отражающих, и точность структурных построений первым методом ниже, чем вто­ рым. Поэтому МПВ используется в комплексе с MOB для картирования поверхностей карбонатов, плотных терриген­ ных и соленосных толщ и поверхности кристаллического фундамента. Одной из модификаций сейсморазведки, которая полу­ чила большое распространение, является метод общей глу­ бинной точки (МОГТ). Этот метод имеет ряд преимуществ, одно из них - это подавление волн-помех, которые снижают достоверность вьщеления полезных сигналов. Результаты сейсморазведки представляются в виде вре­ менных разрезов и карт изохрон. Эти карты, используя значения скоростей распространения волн, пересчитывают в структурные карты. Для определения скоростных характеристик разреза в пробуренных поисковых, параметрических и опорных сква­ жинах проводят сейсмокаротажное и вертикальное сейсмопрофилирование (ВСП). В настоящее время широко применяются модификации сейсморазведки: - высокоразрешающая сейсморазведка, основанная на использовании широкополосного частотного состава сейс­ мических волн. За счет этого удается изучать пласты не­ большой мощности - в несколько метров, тогда как в обычном частотном диапазоне предельная мощность, ко68

Ч а с т ь II. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

торая может быть зарегистрирована, составляет не менее 30 м; - многоволновая сейсморазведка, которая наряду с про­ дольными регистрирует поперечные и обменные волны, что дает возможность прогнозировать геологический разрез осадочного бассейна; - о б ъ е м н а я (трехмерная - 3D) сейсморазведка приме­ няется в регионах со сложным геологическим строением, для выявления неантиклинальных нефтегазопоисковых объ­ ектов. Регистрируемое сейсморазведкой волновое поле со­ держит информацию не только о структурных особенностях изучаемого разреза, но и о многих других его характеристи­ ках. Геологическая интерпретация временных сейсмических разрезов получила название сейсмостратиграфии. Сейсмостратиграфия по характерным изменениям и особенностям волнового поля (несогласиям) в виде кровельного прилега­ ния, подошвенного прилегания, эрозионного среза опреде­ ляет отдельные сейсмостратиграфические комплексы в раз­ резе, а в последних по конфигурации, протяженности осей синфазности (сейсмофации) получает сведения об условиях осадконакопления, о прогнозе вещественного состава и нефтегазоносности геологического разреза, используя для этого результаты анализа амплитуд, частот, скорости рас­ пространения волн и т. п. [39]. В благоприятных условиях по результатам анализа временных разрезов может быть сделан прогноз аномалий типа залежь (АТЗ). Основными признаками наличия У В являются: - изменения интенсивности волн, отраженных от кров­ ли или подошвы нефтегазонасьпценного пласта (наличие «яркого пятна»); 69

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

- о т р а ж е н и я от контакта нефть (газ) - вода (наличие «плоского пятна»); -аномально высокое поглощение волны вследствие прохождения ее через залежь; -уменьшение скорости продольных волн (до 15-20%) и др. Промыслово-геофизические исследования в скважи­ нах проводятся с целью: - расчленения разреза по литологическому составу, оп­ ределения мощности и глубины залегания пластов; - вьщеления в разрезе скважины интервалов залегания нефтегазоносных пластов и определения их фильтрационно-емкостных свойств (ФЭС) и характера насыщения; - контроля технического состояния скважин и проведе­ ния в них технологических операций; - контроля за эксплуатацией месторождений. Используемые виды промыслово-геофизических иссле­ дований и их характеристики приведены в табл. 4. Измеряемые при проведении ГИС физические свойст­ ва пород (электрическое сопротивление, водосодержание, плотность, интервальное время и затухание продольных вод и т. д.) зависят от уплотнения, сцементированности, порис­ тости, свойств компонентов пород и насыщающих флюи­ дов, изменяются в широких пределах. Поэтому только в от­ носительно простых геологических условиях поставленные задачи могут быть решены одним методом ГИС. Для одно­ значной характеристики разреза в каждой скважине выпол­ няют не один, а несколько различных методов, составляюпщх обязательный комплекс ГИС. Обязательный комплекс - минимальное число методов ГИС, характеризующихся максимальной эффективностью в типичных для данного района геолого-геофизических усло70

Ч а с т ь II. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

Таблица 4 Характеристики видов каротажа (по Н.Я. Басину, Л.Г. Петросяну) Название каротажа

Определяемый параметр

Область применения

1 2 Электриче­ Удельное сопротивле­ ский БЗК КС ние пласта в его прискваженной части

ПС

3 Литологическое расчле­ нение разреза; оценка мощности пластов их на­ сыщенности и подсчетных параметров Потенциал естественно­ Литологическое расчле­ го электрического поля нение разреза, корреля­ по скважине ция разрезов

Радиоактив­ ный: а) гамма (ГК) у-активность пород

Литологическое расчле­ нение разреза, корреля­ ция разрезов, определе­ ние природы радиоактив­ ных элементов в породе б) нейтрон­ Замедляющие и погло­ Литологическое расчле­ ный (НТК, щающие нейтронные нение разреза; оценка ННКТ, ИНК, свойства пород, опреде­ пористости и насыщен­ ННКН) ляемые в основном их ности пластов, а также водородосодержанием и их изменений в присквасодержанием элементов женной части; локализа­ с аномальными ней­ ция нефте- и газоотдаютронными свойствами щих пластов при опро­ (бор, хлор и др.) бовании и испытании скважин 71

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Продолжение табл. 4 1 в) гаммагамма (ГГК)

2 Плотность пород

3 Оценка пористости и плотности пластов; кон­ троль качества цементажа, толщины обсадной колонны; определение плотности флюидов в скважине г) наведенной присутствие и содер­ Отбивка ВНК, примене­ жание элементов со зна­ ние ограничено активности чительным у-излучением наведенной радиоак­ тивности Контроль технического со­ д) примене­ Увеличение радиоак­ стояния скважин и при­ ние радиоак­ тивности водимых в них техноло­ тивных изо­ гических операций (гид­ топов роразрыв и т. д.), приме­ нение ограничено Скорости распростра­ Цитологическое расчле­ Акустичес­ кий каротаж нения продольных и по­ нение разреза; оценка перечных волн, а также пористости и насыщен­ (АК) амплитуды их затуха­ ности пластов, а также конфоль за ее изменени­ ния ем в прискважинной час­ ти; контроль техническо­ го состояния скважин и проводимых в них тех­ нологических операций Подсчет объема затрубИзмерение Диаметр скважршы диаметра и ного пространства при профиля определении необходи72

Ч а с т ь П. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

Продолжение 1

2

табл. 4

3

мого количества цемента при цементировании скважины; контроль со­ стояния ствола скважин; получение исходных данных для интерпрета­ ции ЭК и РК; уточнение геологического разреза скважины Измерение Угол и направление от­ Контроль за направлени­ ем ствола скважины; искривления клонения уточнение глубин зале­ скважин (ингания пластов клинометрия) Газовый ка­ Содержание углеводо­ Выделение пластов, со­ ротаж (ГК) родных газов в буровом держащих нефть и газ растворе и в шламе Определение температу­ Термокаро­ Температура ры пород в скважине и таж (ТК) геотермического градиен­ та; контроль технологиче­ ских операций в скважине (высота подъема цемента, выделение интервалов затрубного движения флю­ идов, выделение интер­ валов закачки флюидов в пласты и т. д.); определе­ ние интервалов притока в скважину газа, нефти, во­ ды; контроль за эксплуа­ тацией месторождений нефти и газа (выявление скважин

73

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Продолжение 1

2

табл. 4

3 интервалов прорыва за­ качиваемых вод и т. п.) Ядерно-маг­ Содержание несвязан­ Выделение нефте-, газонитный (ЯМК) ной жидкости в перо­ и водонасыщенных пла­ вом пространстве поро­ стов с гранулярной или ды кавернозной пористо­ стью при отсутствии в них начального градиен­ та давления; оценка по­ ристости нефте- и водо­ насыщенных пласюв Опробовате- Состав и объем флюи­ Выделение нефте-, газоли пластов да, пластовое давление и водонасыщенных плас­ тов и определение пла­ стового давления Определение Скорость движения Выделение работающих дебита и флюидов в стволе сква­ нефте-, газо- и водона­ профиля жины сыщенных пластов и оп­ приемистости ределение поинтервального дебита; контроль за поступлением воды при закачке Люминес­ Содержание нефти в Вьщеление пластов, со­ центный ка­ буровом растворе и в держащих нефть; разде­ ротаж шламе ление нефте- и газона­ сыщенных пластов Механиче­ Скорость бурения Приближенное литолоский каротаж гическое расчленение разреза Определение Амплитуда ПС или со­ наклона плас- противление, угол и 74

Ч а с т ь П. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

Окончание табл. 4 1 тов

2

3

направление отклоне­ ния оси скважины от вертикали

проведения измерений в скважинах и подлежащих безусловному выполнению при бурении поисковых и разве­ дочных скважин. Обязательные комплексы ГИС различаются в зависи­ мости от назначения скважин, типа исследований (общие исследования в масштабе глубин 1:500, детальные исследо­ вания в интервале перспективных отложений в масштабе 1:200), свойств промывочной жидкости и типа коллекторов. Комплекс ГИС устанавливается проектом на строи­ тельство скважин. При проведении ГИС первыми регистри­ руются кривые стандартного каротажа (КС, ПС) и каверно­ мера, на основе которых определяются общие характери­ стики разреза скважин. Затем вьшолняются электрические исследования (БК, БМК, ИК БКЗ, МК). Методы ГИС, отра­ жающие литологию пород и их пористость (АК, ГГКП, НК ЯМК), выполняют в конце обязательных исследований. Де­ тальные исследования завершают гидродинамическими ис­ следованиями (ОПН и ГДК) и отбором образцов пород (СКО). ВИЯХ

Кроме геолого-геофизических методов в практике неф­ тегазопоисковых работ широко применяются геохимиче­ ские, геотермические и гидрогеологические исследования на всех стадиях геолого-разведочного процесса. 75

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Геохимические исследования на региональном этапе решают задачи по выявлению в породах осадочного чехла, подземных водах рассеянного органического веш;ества (ОВ), его количество и генетический тип, условия преобразования ОВ в диагенезе и катагенезе, определение генерационного потенциала и прогнозных ресурсов УВ. Кроме того, геохршические методы используются на поисковом этапе для выявления локальных скоплений неф­ ти и газа по аномальным значениям геохимических показа­ телей (АТЗ). Геотермические исследования на региональном этапе поисково-разведочных работ проводятся с целью изучения современных температур и палеотемператур в осадочных бассейнах разного типа и их влияние на генерацию УВ раз­ личного фазового состояния. При детальных исследованиях выявляются тепловые аномалии, часто совпадающие с локальными структурами, с которыми связаны скопления УВ. Гидрогеологические исследования при региональных работах на нефть и газ заключаются в изучении условий за­ хоронения ОВ, генерации УВ, их миграции в зоны нефтега­ зонакопления и их сохранности на основе реконструкции гидрогеологических режимов осадочных бассейнов химиче­ ского состава подземных вод и их гидродинамики и мине­ рализации. На поисковом этапе в результате газогидрохимических съемок выделяются аномалии, которые позволяют прогно­ зировать залежи углеводородов. Более подробно геохимические, геотермические и гид­ рогеологические показатели нефтегазоносности осадоч­ ных бассейнов будут рассмотрены в последующих разде­ лах. 76

Ч а с т ь П. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

Контрольные вопросы 1. Что понимают под аномалией сшы тяжести? 2. Чему соответствуют положительные и отрица­ тельные аномалии силы тяжести? 3. Какая геологическая информация может быть полу­ чена по данным региональных и детальных гравиметриче­ ских съемок? 4. Почему над некоторыми локальными поднятиями наблюдаются отрицательные аномалии силы тяжести? 5. В чем состоит физическая основа магниторазведки? 6. С чем связано наличие отрицательных магнитных аномалий над приподнятыми блоками фундамента? 7. Чем обусловливается наличие магнитных аномалий над залежами нефти и газа? 8. Какие виды съемок применяются при прогнозирова­ нии залежей нефти и газа? 9. В чем состоят преимущества и недостатки элек­ троразведки перед другими геофизическими методами? 10. Какова физическая основа сейсморазведки? и. Перечислите основные методы сейсморазведки. 12. Для каких целей используется метод преломленных волн ? 13. Назовите основные модификации метода отра­ женных волн. 14. В чем заключаются преимущества сейсморазведки перед другими геофизическими методами? 15. Какие задачи помимо изучения структурных осо­ бенностей разреза может решать сейсморазведка? 16. Как проявляются залежи У В на временных разрезах? 17. Перечислите основные модификации ГИС и цели их использования. 11

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

3.3.3. Буровые

работы

При геолого-разведочных работах на нефть и газ ос­ новным источником геологической информации является бурение глубоких скважин. Глубины скважин изменяются в широких пределах, достигая нескольких тысяч метров, их диаметр: начальный - от 760 мм, конечный - 93 мм. По сво­ ему назначению скважины разделяются на опорные, пара­ метрические, структурные, поисковые, оценочные, разве­ дочные, эксплуатационные и специальные. Опорные скважины (и сверхглубокие) бурятся на регио­ нальном этапе для изучения геологического строения круп­ ных осадочных бассейнов, определения общих закономерно­ стей распространения комплексов отложений, благоприят­ ных для нефтегазонакопления, с целью выбора наиболее перспективных направлений геолого-разведочных работ на нефть и газ. Они закладываются в регионах, не изученных бурением, с целью изучения разреза осадочного чехла до фундамента или до технически возможной глубины, а также в относительно изученных регионах для изучения нижней части осадочного чехла, ранее не вскрытого бурением. При бурении этих скважин проводится сплошной отбор керна, шлама, геологические, геохимические, гидрогеоло­ гические и геофизические исследования, опробование пла­ стов в процессе бурения, отбор проб нефти, газа, воды и ис­ пытание в колонне нефтегазоносных горизонтов. В результате бурения опорных скважин строят литолого-стратиграфический разрез осадочного бассейна и вьщеляют в нем возможные нефтегазоматеринские толщи, поро­ ды коллектора и покрьппки. Параметрические скважины бурят на второй стадии ре­ гионального этапа для из)^ения геологического строения 78

Ч а с т ь II. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

относительно изученных регионов, геолого-геофизических параметров разреза и сравнительной оценки зон возможно­ го нефтегазопроявления, выявление наиболее перспектив­ ных площадей для детально поисковых работ. Эти скважи­ ны закладываются в пределах локальных поднятий на пере­ сечении сейсмических профилей. В параметрических сква­ жинах проводят отбор щлама через 1-5 м проходки, поинтервальный отбор керна для привязки сейсмических гори­ зонтов (в объеме не менее 20% от глубины скважины), сплошной отбор керна в интервале нефтегазоперспективных горизонтов, опробование и испытание перспективных пластов, отбор проб нефти, газа и воды. В результате бурения параметрических скважин уточ­ няют литолого-стратиграфический разрез и геологическое строение региона, выявляют физические параметры разреза для интерпретации геофизических материалов, наличие нефтематеринских и нефтегазоносных горизонтов, а также ловушек для прослеживания тектонических нарушений, перерьшов в осадконакоплении, проверки положения опорных маркирующих горизонтов, вьщеляемых геофизическими методами. Поисковые скважины бурят на объектах, подготовлен­ ных сейсморазведкой, иногда в комплексе со структурным бурением с целью открытия новых залежей нефти и газа или ранее открьггых месторождениях для поиска новых за­ лежей. Комплекс исследований в этих скважинах включает: - отбор шлама через 1-5 м проходки в интервале пер­ спективных горизонтов; - о т б о р керна поинтервально на границах отдельных горизонтов и сплошной - в интервалах перспективных пла­ стов; 79

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

- геологические, геофизические, геохимические, гидро­ геологические исследования; -опробование и испытание в процессе бурения перспектавных горизонтов; - испытание в колонне нефтегазоносных и водоносных пластов с отбором проб нефти, газа и воды. В результате бурения этих скважин дается оценка неф­ тегазоносности разреза или заключение о бесперспективно­ сти опоискованного объекта. Оценочные скважины бурятся на локальных объектах с установленной промьппленной нефтегазоносностью для оценки запасов и обоснования разведочного б)фения. В процессе бурения осуществляют все операции и исследова­ ния, предусмотренные для поисковых скважин с проведе­ нием дополнительных исследований для изучения фильтрационно-емкостных свойств коллекторов, а также работы по интенсификации притоков УВ из пластов, представленных сложными коллекторами, и пробную эксплуатацию продук­ тивных скважин. По результатам бурения этих скважин проводят подсчет запасов по категории Ci и Сг. Разведочные скважины бурят на залежах с установлен­ ной промышленной нефтегазоносностью. С целью сбора исходных данных для составления проекта (схемы) разра­ ботки залежи и для уточнения запасов промьппленной кате­ гории. При бурении разведочных скважин проводят отбор керна в интервале залегания продуктивных коллекторов, необходимые исследования, опробования и испытания, пробную эксплуатацию продуктивных скважин. По резуль­ татам бурения разведочных скважин производят уточнение ранее подсчитанных запасов и перевод части запасов кате­ гории Ci в категорию С2. 80

Ч а с т ь II. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

Эксплуатационные скважины бурят для разработки залежей нефти и газа. В эту категорию входят опережаю­ щие эксплуатационные скважины, которые бурят с целью уточнения параметров и режима работы пласта, выявле­ ния и уточнения границ обособленных продуктивных по­ лей. По результатам эксплуатационного бурения проводят перевод запасов нефти и газа из категории Ci в категории В и А. Специальные скважины бурят для проведения специ­ альных исследований: - д л я воздействия на продуктивный пласт для поддер­ жания давления с помощью закачки воды, газа или воздуха (нагнетательные скважины); - д л я систематического наблюдения за изменением давления, положением ВНК, ГВК и других параметров (на­ блюдательные скважины; - для сброса промысловых вод; - для ликвидации фонтанов нефти и газа; - для подготовки подземных хранилищ и закачки газа; - для разведки и добычи технических и питьевых вод. При проектировании конструкций всех типов скважин, необходимо предусматривать возможность использования их для эксплуатации залежей нефти и газа. Глубокие нефтяные и газовые скважины бурят, как пра­ вило, вертикальными, а в необходимых случаях - наклонно направленными одиночными, или кустовыми (тектониче­ ские нарушения, соляные купола, акватории, резко пересе­ ченный рельеф), а в последние годы для повьппения коэф­ фициента извлечения нефти (КИН) - горизонтальные дли­ ною до 1500 м. 81

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Контрольные вопросы Какие цели и задачи стоят перед бурением опорным, параметрическим, структурным, поисковым, разведочным, эксплуатационным и другими видами бурения ?

3.3.4. Математические

методы

Математические методы используется в поисковоразведочном процессе на нефть и газ на всех стадиях. Они позволяют обрабатывать количественные и качественные переменные величины, особенно при обработке полевых геофизических и промыслово-геофизических данных, при составлении банков данных, что требует огромных затрат времени. Процесс вычислительной техники призван умень­ шить продолжительность такой рутинной работы, а также ее стоимость. В настоящее время для обеспечения поиско­ во-разведочных работ на нефть и газ созданы многочислен­ ные программные пакеты: картопостроение, геомоделиро­ вание, обработка экспериментальных данных, методы клас­ сификации, подсчет ресурсов и запасов и др. С помощью ЭВМ можно быстро создавать и коррек­ тировать графические модели нефтегазовых объектов, оп­ ределять их геометрические параметры, воспроизводить трехмерное изображение, вносить последующие корректи­ вы. Кроме того, использование математических методов обязывает геолога быть более строгим при формулировке определений и доводов, оставаясь в рамках метода анало­ гий. Геолого-математическое моделирование при решение поисково-разведочных задач, особенно в сложных геологи82

Ч а с т ь П. Методические основы геолого-разведочных работ на нефть и газ

ческих условиях, позволяет выбрать наиболее оптимальный вариант поиска и разведки перспективного объекта. При этом вычислительная машина должна рассматри­ ваться не как мыслящий субъект, а как помощник, знающий и умеющий быстро и хорошо вьшолнить определенные за­ дания.

Контрольные вопросы 1. Для каких целей в геологии используются математи­ ческие методы ? 2. Может ли ЭВМ заменить специалиста-геолога?

83

Ч а с т ь III ЭТАПЫ И СТАДИИ ГЕОЛОГО-РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ НА НЕФТЬ И ГАЗ

Глава 4 Р Е Г И О Н А Л Ь Н Ы Й ЭТАП ГЕОЛОГО-РАЗВЕДОЧНОГО ПРОЦЕССА Н А Н Е Ф Т Ь И ГАЗ Целью работ регионального этапа является выявление основных закономерностей геологического строения не изу­ ченных или недостаточно изученных осадочных бассейнов (шельфов, морей), новые нетрадиционные геологические объекты, глубокозалегающие литолого-стратиграфические комплексы, оценка перспектив их нефтегазоносности и оп­ ределение наиболее перспективных зон возможного нефте­ газонакопления для проявления дальнейших работ на нефть и газ. На региональном этапе выявляются структура, характе­ ристика разреза и основные показатели перспектив нефтега­ зоносности осадочного бассейна или его части, располо­ женных в пределах территорий и акваторий. В осадочном бассейне геолого-геофизические и геохимические работы продолжаются пока существуют геологические предпосыл­ ки для обнаружения новых нефтегазоносных или новых 84

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

перспективных литолого-стратиграфических комплексов в слабоизученных регионах или на больпгах глубинах. Не ис­ ключается, что работы регионального этапа могут прово­ диться одновременно с работами поисково-оценочного и разведочно-эксплуатационного этапов только по федераль­ ным программам государственными органами. В соответствии со степенью изученности осадочньпс бассейнов или их частей работа регионального этапа под­ разделяется на две стадии (см. табл. 1). На первой стадии проводится изучение всего региона и дается общий прогноз нефтегазоносности, на второй - оценка зон нефтегазонако­ пления. Геолого-разведочные работы на нефть и газ проводят в регионах различной степени изученности и сложности гео­ логического строения. По степени изученности вьщеляют: слабоизученные, с неравномерной изученностью и хорошо изученные. К слабоизученным регионам России относятся: часть Тунгусской синеклизы, Восточная Якутия, акватории северных и даль­ невосточных морей. К регионам с неравномерной изучен­ ностью глубинного строения относятся: российская часть Прикаспийской синеклизы, север Западной Сибири и др. К хорошо изученным регионам относятся: Балтийская синеклиза, Волго-Уральская антеклиза и Предкавказье. В слабоизученных регионах проводятся региональные исследования с целью решения задач двух стадий. В регионах с неравномерной изученностью объемы ре­ гиональных исследований проводятся избирательно - в од­ них решают задачи двух стадий, в других - задачи второй стадии. В хорошо изученных регионах региональные работы не проводят или выполняют в небольшом объеме, решая зада85

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

чи ПО изучению перспектив нефтегазоносности глубокопогруженных горизонтов или по выявлению неантиклинальных объектов. По сложности геологического строения нефтеперспективные регионы подразделяются на три группы. 1. Регионы простого строения, где отмечаются совпа­ дения структурных планов, хорошая выдержанность сей­ смических горизонтов (Балтийская, Вилюйская синеклизы). 2. Регионы сложного строения, характеризуюпщеся не­ соответствием структурных планов, проявлением соляной тектоники, где сейсморазведка встречает значительные трудности из-за изменчивости скоростной характеристики разреза, зоны малых скоростей и наличия волн-помех (При­ каспийская, Московская синеклизы, Волго-Уральская, Ботуобинская антеклизы). 3. Регионы весьма сложного строения характеризуются несоответствием структурных планов, наличием в осадоч­ ной толще траппов, многочисленных дизъюнктивных на­ рушений, многолетнемерзлых пород, что отражается на ка­ честве сейсмических материалов. Если в регионах простого строения выявление зон неф­ тегазонакопления антиклинального типа достигается геофи­ зическими методами, минимальным объемом региональных работ при плотности сети сейсмических профилей до 10 км, то в регионах сложного и очень сложного строения для изу­ чения этих зон применяется полный комплекс региональ­ ных работ по отдельным перспективным комплексам. Плот­ ность сети сейсмических профилей сгущается до 5 км и увеличивается количество опорньпс и параметрических скважин. Региональные работы по выявлению зон нефтегазона­ копления неструктурного типа проводятся одновременно с 86

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

оконтуриванием залежей антиклинального типа, за исклю­ чением случая, когда фонд локальных поднятий исчерпан.

4.1. Стадия прогноза нефтегазоносности Объектом исследований на этой стадии являются сла­ боизученные или неизученные осадочные бассейны и их части. На данной стадии оцениваются общие перспективы нефтегазоносности литолого-стратиграфических комплек­ сов всего осадочного бассейна и обосновываются наиболее перспективные площади для первоочередных дальнейших исследований. На стадии общего прогноза нефтегазоносности круп­ ных территорий и акваторий (крупные структурные элемен­ ты Сибирских платформ, акватории арктических морей и др.) решаются следующие геологические задачи: - выявление литолого-стратиграфических комплек­ сов, структурных этажей, ярусов и структурно-формационных комплексов, определение характера основных этапов геотектонического развития, тектоническое районирова­ ние; -вьщеление нефтегазоперспективных комплексов, зон возможного нефтегазонакопления, нефтегеологическое рай­ онирование; -качественная и количественная оценка перспектив нефтегазоносности; - выбор основных направлений и первоочередных объ­ ектов дальнейших исследований. Типовой комплекс работ этой стадии включает: - дешифрирование материалов аэро-, фото- и космиче­ ских съемок регионального уровня; 87

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

- геологическую, структурно-геоморфологическую, геохи­ мическую, гидрогеологическую съемки масштабов 1:1 ООО ООО 1:200000; -гравиметрическую, аэромагнитную съемки масшта­ бов 1:1000 0 0 0 - 1 : 2 0 0 000; - сейсморазведочные работы методами ГСЗ, КМПВ, ОГТ по системе региональных профилей; - бурение опорных и параметрических скважин в точ­ ках пересечения опорных сейсмических профилей. Изучение общих черт геологического строения осадоч­ ных бассейнов на первой стадии начинается с анализа мате­ риалов мелкомасштабной геологической съемки с широким привлечением данных дешифрирования фотоматериалов аэ­ рокосмической съемки. Геологическое строение платфор­ менных регионов начинают изучать с картирования фунда­ мента. Данные о глубине его залегания позволяют оценить мощность осадочного чехла в различных регионах изучае­ мой территории и вьщелить тектонические элементы, зоны разломов, с которыми могут быть связаны зоны нефтегазо­ накопления. Картирование фундамента осуществляется в основном геофизическими методами: аэромагнитной и гра­ виметрической съемкой и электроразведкой, и, особенно, сейсморазведкой методом КМПВ, которая изучает не толь­ ко рельеф фундамента, но и его вещественный состав. Ме­ тодом ГСЗ в комплексе с магниторазведкой каптируются разломы и блоки литосферы. Материалы этих исследований используются при построении тектонических схем фунда­ мента. С целью изучения разреза осадочного чехла - просле­ живания по площади мощности, состава отдельных литоло­ го-стратиграфических комплексов, изучения их литологи­ ческих, геохимических, гидрогеологических, геотермиче88

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

ских И Других особенностей, установления прямых и кос­ венных признаков нефтегазоносности, выделения в разрезе нефтематеринских, коллекторских и непроницаемых; толщ, и, на их основе, возможных нефтегазоносных комплексов осуществляется бурение опорных скважин и сейсмические исследования методом ОГТ. Региональные сейсмические исследования ведут по профилям, расположенным друг от друга на расстоянии 50100 км, а в труднодоступных районах - точечным зондиро­ ванием. Сейсморазведочными работами, дополненными ма­ териалами бурения опорных скважин, решается задача кар­ тирования современной структуры по всем опорным отражаюпщм и преломляющим горизонтам путем построения структурных карт и карт мощностей с вьщелением антеклиз, синеклиз, сводов, впадин, выступов, прогибов, валов и дру­ гих структурных объектов и их геометрических параметров. Опорные скважин бурятся для из)^ения геологического разреза и оценки перспектив нефтегазоносности. По резуль­ татам бурения изучают общие закономерности распределе­ ния перспективных комплексов отложений (нефтегазоматеринских, коллекторских толщ, пород флюидоупоров), с ко­ торыми может быть связана нефтегазоносность. В процессе бурения скважин определяют гидрогеологические, геохи­ мические и термобарические условия, благоприятные для захоронения ОВ, генерации, миграции, аккумуляции и со­ хранности УВ. Выявление зон неантиклинального типа осуществляет­ ся обычно параллельно с выявлением антиклинальных структур разного ранга, особенно в осадочных бассейнах акваторий, где бурение глубоких скважин сопряжено со значительными трудностями. При выявлении таких объек­ тов на первой стадии региональных исследований исполь89

Бурцев М.И. Поиски и разведка местороадений нефти и газа

- геологическую, структурно-геоморфологическую, геохи­ мическую, гидрогеологическую съемки масштабов 1:1 ООО ООО 1:200000; -гравиметрическую, аэромагнитную съемки масшта­ бов 1:1 ООО ООО - 1: 200 ООО; - сейсморазведочные работы методами ГСЗ, КМПВ, ОГТ по системе региональных профилей; - бурение опорных и параметрических скважин в точ­ ках пересечения опорных сейсмических профилей. Изучение общих черт геологического строения осадоч­ ных бассейнов на первой стадии начинается с анализа мате­ риалов мелкомасштабной геологической съемки с широким привлечением данньгх дешифрирования фотоматериалов аэ­ рокосмической съемки. Геологическое строение платфор­ менных регионов начинают изучать с картирования фунда­ мента. Данные о глубине его залегания позволяют оценить мощность осадочного чехла в различных регионах изучае­ мой территории и вьщелить тектонические элементы, зоны разломов, с которыми могут быть связаны зоны нефтегазо­ накопления. Картирование фундамента осуществляется в основном геофизическими методами: аэромагнитной и гра­ виметрической съемкой и электроразведкой, и, особенно, сейсморазведкой методом КМПВ, которая изучает не толь­ ко рельеф фундамента, но и его вещественный состав. Ме­ тодом ГСЗ в комплексе с магниторазведкой каптируются разломы и блоки литосферы. Материалы этих исследований используются при построении тектонических схем фунда­ мента. С целью изучения разреза осадочного чехла - просле­ живания по площади мощности, состава отдельных литоло­ го-стратиграфических комплексов, изучения их литологических, геохимических, гидрогеологических, геотермиче88

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

СКИХ И других особенностей, установления прямых и кос­ венных признаков нефтегазоносности, выделения в разрезе нефтематеринских, коллекторских и непроницаемых толщ, и, на их основе, возможных нефтегазоносных комплексов осуществляется бурение опорных скважин и сейсмические исследования методом ОГТ. Региональные сейсмические исследования ведут по профилям, расположенным друг от друга на расстоянии 50100 км, а в труднодоступньк районах - точечным зондиро­ ванием. Сейсморазведочными работами, дополненными ма­ териалами бурения опорных скважин, решается задача кар­ тирования современной структуры по всем опорным отра­ жающим и преломляющим горизонтам путем построения структурных карт и карт мощностей с вьщелением антеклиз, синеклиз, сводов, впадин, выступов, прогибов, валов и дру­ гих структурных объектов и их геометрических параметров. Опорные скважин бурятся для изучения геологического разреза и оценки перспектив нефтегазоносности. По резуль­ татам бурения изучают обпще закономерности распределе­ ния перспективных комплексов отложений (нефтегазоматеринских, коллекторских толщ, пород флюидоупоров), с ко­ торыми может быть связана нефтегазоносность. В процессе бурения скважин определяют гидрогеологические, геохи­ мические и термобарические условия, благоприятные для захоронения ОВ, генерации, миграции, аккумуляции и со­ хранности УВ. Выявление зон неантиклинального типа осуществляет­ ся обычно параллельно с выявлением антиклинальных структур разного ранга, особенно в осадочных бассейнах акваторий, где бурение глубоких скважин сопряжено со значительными трудностями. При выявлении таких объек­ тов на первой стадии региональных исследований исполь-

89

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

зуют тот же типовой комплекс, что и при картирование структурных объектов, но решающая роль принадлежит сейсморазведке МОГТ. Геологическая интерпретация дан­ ных сейсморазведки осуществляется по методике сейсмостратиграфического анализа временных разрезов, полученных по региональным профилям, пересекающих основные зоны бассейна. Цель анализа - определение условий и обстановок осадконакопления по особенностям волновой картины взаимному положению и конфигурации осей синфазности, их непрерывности, интенсивности и другим признакам. По таким профилям и опорной геолого-геофизической инфор­ мации осуществляется реконструкция основных этапов раз­ вития и условий осадконакопления следующим образом: вьщеляют и прослеживают по временным разрезам границы перерывов, соответствующих смене в бассейне режимов осадконакопления. Интервалы этого разреза, находящиеся между двумя границами, - сейсмостратиграфические ком­ плексы (ССК) - соответствуют отдельным этапам развития бассейна, в течение которых происходит отложение фаций (формаций), последовательно сменяющих друг друга по ме­ ре удаления от области эрозии. Геологическим аналогом ССК могут быть свита, формация и литолого-стратиграфи­ ческий комплекс (рис. 2, 3); - в региональном плане изучают поведение границ ССК и свойства отложений в их пределах, устанавливая их соот­ ношение с известными (по данным бурения) литологическим и биостратиграфическим расчленениями разреза. По сово­ купности материалов оценивают происхождение, историю развития и региональные особенности строения осадочных толщ, сформировавших ССК, т. е. палеогеографические ус­ ловия осадконакопления (континентальные, прибрежные, морские) на отдельных участках вдоль разреза ССК. 90

Ч а с т ь Ш. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Кровельное

Подошвенное прилегание

схождение

Рис. 2. Схема сейсмического комплекса и сейсмофаций в его пределах

д Трансфессивное налегание

Прилегание к подошве

Прилегание к кровле

Эрозионное срезание

Рис. 3. Стратиграфические (А) и хроностратиграфические (Б) соотношения

91

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Анализ сейсмических материалов и комплексная его интерпретация сопровождается построением историко-геологической модели. По результатам выявления фациальной (формационной) зональности с учетом данных об амплитудах, скоро­ стях и других параметрах волнового поля осуществляется региональный прогноз нефтегазоматеринских пород, кол­ лекторов и флюидоупоров. На заключительном этапе интерпретации готовятся ре­ комендации для выявления зональных объектов. Комплексная интерпретация материалов геологиче­ ских, геофизических и геохимических исследований в оса­ дочных бассейнах позволяет составлять первые карты (схе­ мы) тектонического районирования, на их основе проводить нефтегеологическое районирование с вьщелением нефтега­ зоносных провинций (бассейнов), областей и зон возможно­ го нефтегазонакопления антиклинального и неантиклиналь­ ного типа.

4.2. Стадия оценки зон нефтегазоносности Объектами изучения второй стадии являются нефтега­ зоперспективные зоны и зоны нефтегазонакопления. При этом решаются следующие задачи: - выявление зональных структурных соотношений ме­ жду различными нефтегазоперспективными и литологостратиграфическими комплексами; - в ы я в л е н и е основных закономерностей распростране­ ния свойств пород коллекторов и флюидоупоров; -вьщеление наиболее крупных ловушек и уточнение нефтегеологического районирования; 92

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

- количественная оценка перспектив нефтегазоносно­ сти; - выбор площадей и установление очередности прове­ дения на них поисковых работ. Типовой комплекс работ второй стадии включает все виды работ и методы исследований предьщущей стадии, но вьшолняются они по более плотной сети наблюдений и с укрупнением масштабов исследований - от 1:200 000 до 1:50 000 и крупнее. Ведущее место в этом комплексе при­ надлежит сейсморазведке, специальным исследованиям по прогнозированию геологического разреза (ПГР), выявлению по данным геофизических и геохимических исследований аномалий типа залежь (АТЗ) и бурению параметрических скважин по профилям и на пересечении опорных сейсмиче­ ских профилей. Сейсморазведка в пределах перспективных зон нефте­ газонакопления, выявленных на предшествующей стадии, решает задачи по вьщелению наиболее крупных антикли­ нальных зон распространения неантиклинальных ловушек, количественной оценке перспектив их нефтегазоносности. По данным сейсморазведки методом ОГТ, полученным по сети региональных профилей, равномерно покрьшающих вьщеленные участки перспективной площади, анализиру­ ются сначала рельеф поверхности фундамента, вьщеляются крупные высокоамплитудные приподнятые блоки, просле­ живаются в их пределах опорные отражающие горизонты, составляются по этим горизонтам структурные карты. Наи­ более полно и надежно выявляются структуры унаследо­ ванного развития сейсморазведкой в комплексе с высоко­ точными гравимагнитными съемками. Важной задачей сейсморазведки являются вьщеление в осадочном чехле зон возможного наличия неантиклиналь93

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

ных ловушек путем проведения палеогеографических ре­ конструкций, определения условий и режима осадконакопления, изучения их генетических условий образования. Региональные зоны вьпслинивания опознаются на вре­ менных разрезах по характерному схождению осей синфазности отражений. По генезису различают два способа обра­ зования этих зон: - по трансгрессивному характеру изменения положения береговой линии. В этом случае разрез характеризуется сменой снизу вверх мелководных фаций, обладаюпдих в ос­ новном хорошими коллекторскими свойствами, более глу­ боководными глинистымси, являющимися хорошими покрыш­ ками. Характер схождения осей синфазности отражений в этом случае определяется схемой подошвенного налегания (рис. 4 , I - I V ) ; - по эрозионному срезу с образованием углового несо­ гласия между более древними и молодыми отложениями. Если в подстилающих (древних) отложения есть коллектор, а перекрьшающие эрозионную поверхность отложения яв­ ляются непроницаемыми, то образующаяся при этом регио­ нальная зона вьпслинивания коллекторов может быть весьма перспективной. Характер осей синфазности отложений оп­ ределяется на разрезах схемой примыкания границы снизу (см. рис. 4). Региональные зоны фациального замещения могут быть условно вьщелены на временных разрезах по некоторым косвенным признакам сейсмофаций между одновременно формировавшимися осадочными фациями, т. е. между гори­ зонтально-слоистыми отложениями шельфа и наклонными пластами континентального склона по смене горизонталь­ ных на клиноформенные оси синфазности отраженных волн (см. рис. 2). 94

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

в

6

в

Рис. 4. Типы сейсмофации: в терригенных (I-IV) и карбонатных (V-VI) отложениях: I - согласное - шельфовое (а, б) и расходящееся (в) залегание; П - клиноформное боковое наращивание: а - сигмовидное; б - косослоистое; в - черепицеобразное; III - заполнение: а - с налеганием; б - с выполаживанием; в - с боковым наращиванием; IV - сложная конфигурация; а - холмообразная; б - беспорядочная; V - рифы: а - с повышенной скоростью; б - с облеканием; VI - банки: а - с пониженной скоростью; б - с дифракцией

95

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Регаональные зоны барьерных рифов, развивавшиеся на кромке древнего шельфа, представляют собой линейно вытя­ нутые разновысокие органогенные постройки, в плане часто повторяющие конфигурацию современной или палеобереговой линии. На временных разрезах, по обе стороны рифов, наблюдается закономерная смена шельфовых сейсмофаций на склоновые, обусловленная переходом зарифовых фаций в рифовые, а затем в предрифовые. Рифовый массив обычно отмечается по отсутствию отражений (см. рис. 4, V - V I ) . Региональная зона распространения песчаных тел пол­ ностью определяется их генезисом, зависящим от обстанов­ ки осадконакопления. В условиях подножья континенталь­ ного склона могут быть развиты песчаные линзы, отложе­ ния турбидитов. В зоне шельфа могут быть развиты обшир­ ные дельтовые отложения, с хорошими коллекторскими свойствами, а также русловые, рукавные, дельтовые бары, косы, песчаные банки. Для континентальной обстановки осадконакопления характерны песчаные отложения палеорусел рек. Для выявления указанных зон на временных раз­ резах применяются различные приемы сейсмо фациального анализа, направленные на выявление условий осадконакоп­ ления по рисункам сейсмофаций (см. рис. 4).

Контрольные вопросы /. Каковы цели и задачи регионального этапа ГГР на нефть и газ? 2. Как классифицируются регионы по степени изучен­ ности и по сложности геологического строения? 3. Какие методы применяют для картирования релье­ фа фундамента? 96

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть

4. Какие методы применяют для изучения строения осадочной толщи? 5. Какие структурные элементы выделяют в плат­ форменных осадочных бассейнах? 6. Какие структурно-морфологические элементы вы­ деляют в пределах пассивных окраин ? 7. Что представляет собой сейсмостратиграфический анализ? 8. По каким признакам выделяются сейсмостратигра­ фические комплексы и сейсмофации? 9. Каковы результаты сейсмостратиграфического ана­ лиза?

4.3. Оценка перспектив нефтегазоносности Среди многих методов оценки перспектив нефтегазо­ носности осадочных бассейнов наиболее эффективным яв­ ляется историко-генетический [17, 42]. Для успешного планирования и проведения нефтепоис­ ковых работ необходимо выяснить, где, когда и какие отло­ жения генерировали углеводороды, куда и какими путями происходило их перемещение, где и какого типа ловушки могут удерживать нефть и газ. Решение этих вопросов должно включать 3 группы исследований: 1) изучение источников УВ, их положение в простран­ стве и во времени (глубине); 2) изучение коллекторов и флюидоупоров и их измене­ ние в пространстве и во времени; 3) изучение зон возможного нефтегазонакопления и их Пространственно-временные соотношения с очагами нефте­ газообразования (НГО). Все это составляет содержание ис97

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

торико-генетического метода прогноза нефтегазоносности осадочных бассейнов или их частей. Прогноз нефтегазоносности может быть качественным и количественным.

4.3.1. Качественный

прогноз

нефтегазоносности

Качественный прогноз основан на определении роли основных факторов, управляющих процессами нефтегазообразования и нефтегазонакопления УВ. По данным многих исследователей [3, 8, 46], такими факторами являются, тек­ тонические и палеотектонические, литолого-фациальные и палеогеографические, гидрогеологические и их прямые и косвенные показатели нефтегазоносности, рассмотрение которых создает геологическую основу метода. Последова­ тельный и совокупный анализ разнообразных показателей нефтегазоносности сопровождается построениями, характе­ ризующими геологическое строение и историю геологиче­ ского развития бассейна в целом и отдельных его зон, а также отличительные особенности различных частей оса­ дочной толщи. Таким образом, в разрезе осадочного чехла вьщеляются перспективные регионально-нефтегазоносные комплексы (РНГК), а внутри них - нефтегазоматеринские, коллекторские и непроницаемые толщи. Научную основу историко-генетического метода со­ ставляет осадочно-миграционная теория происхождения нефти и газа, в которой обосновано стадийное образование УВ в ходе катагенетического изменения рассеянного орга­ нического вещества (ОВ) осадочных пород (сформирован­ ного в определенных геохимических обстановках) под дей­ ствием геотермического и других факторов. 98

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Ниже приводится характеристика каждого из факторов и их показателей, способствующих выяснению перспектив нефтегазоносности осадочных бассейнов.

4.3.1.1. Тектонический и палеотектонический

факторы

При выяснении перспектив нефтегазоносности осадоч­ ного бассейна ведущая роль принадлежит тектоническому и палеотектоническому анализам. Тектонический анализ. Фактическими материалами для тектонического анализа осадочного бассейна на регио­ нальном этапе являются материалы геолого-геофизических исследований, бурения опорных и параметрических сква­ жин и другие данные, полученные в процессе проведения комплекса геолого-разведочных работ. Комплексная интер­ претация этих материалов позволяет определить важные тектонические критерии, влияющие на перспективы нефте­ газоносности изучаемого бассейна: - генетические типы осадочных бассейнов (платформен­ ные с разным возрастом консолидации фундамента, меж­ горных и предгорных прогибов, рифтовые, пострифтовые), отличающиеся друг от друга условиями нефтеобразования и нефтегазонакопления. В бассейнах молодых и древних плат­ форм, пассивных континентальных окраин в разрезе оса­ дочного чехла вьщеляются нижний рифтогенный этаж и верх­ ний пострифтовый. На платформах нижний этаж назван пе­ реходным, промежуточным, авлакогенным, тафрогенным, а верхний - плитньм или ортоплатформенным. В бассейнах пассивных континентальньк окраин верхний этаж назван талассогенным, а среди бассейнов активных окраин вьще­ ляют задуговые и междуговые; 99

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

-геологическая модель осадочного бассейна (границы бассейна, глубины погружения фундамента, мощность оса­ дочного чехла и его стратиграфический объем, его струк­ турные этажи, расположение и характер структурно-формацинных зон, литолого-стратиграфические комплексы (ЛСК), соотношение ЛСК со структурой фундамента и между со­ бой, основные антиклинальные и неантиклинальные объек­ ты разного порядка, наличие региональных перерьшов и не­ согласий, степень нарушенности фундамента и осадочного чехла). Практикой нефтегазопоисковых работ доказано, что: в нефтегазоносных бассейнах УВ формируются во впадинах, из которых мигрируют в зоны нефтегазонакопления, при­ уроченные к внутриплатформенным сводовым поднятиям (Сургутский, Нижневартовский, Татарский и др.); к бортам впадины и прогибов, осложненных уступами, ступенями, цепочками локальных структур, участками выклинивания и литологического замещения, стратиграфического несогла­ сия и т. д. (Березовский вал, вал Карпинского); к участкам поднятий во впадинах (Красноленинский); к зонам развития разрывных нарушений. Перспективы открытия богатых скоплений нефти и газа зависят в основном, при прочих равных условиях, от гео­ тектонического положения крупных поднятий и смежных с ними окраинно-плитных впадин, предгорных прогибов и пассивных окраин (поднятия Обь-Тазовской синеклизы). Кроме того, колебания уровня моря, климатические ус­ ловия, характер океанических течений, соленость вод, ве­ щественный состав осадков, биопродуктивность, количест­ во, качество и условия захоронения ОВ, его катагенез, термогидробарические условия в определенной мере также яв­ ляются функцией тектоники. 100

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Тектоника обусловливает морфологию осадочного бас­ сейна в целом, особенности строения его частей, типы воз­ можных зон нефтегазонакопления и месторождений. Тектоническое положение осадочного бассейна предо­ пределяет общую направленность развития этого бассейна, что находит свое отражение в характере слагающих осадоч­ ных формаций, контролирующих процессы генерации неф­ ти и газа и их миграцию и аккумуляцию. Палеотектонический анализ. Для достоверной оценки перспектив нефтегазоносности осадочных бассейнов необ­ ходимо вьиснить не тохи>ко его современную структуру, определяющую его генетическую принадлежность к тому или другому типу, но и геологическую историю, т. е. палеотипы бассейнов с характерными для них региональньа1и очагами нефтегазообразования и зонами нефтегазонакопле­ ния, существовавшими на каждой последовательной стадии развития, и их соотношение во времени и пространстве. Реконструкции истории тектонического развития оса­ дочных бассейнов осуществляется путем анализа мощно­ стей (толщин) отдельных ЛСК, слагающих разрез осадочно­ го чехла. Подробно вопросы истории тектонического разви­ тия рассмотрены в курсах «Геотектоника» и «Геодинамика» и в работах многих исследователей [11, 46]. В данном раз­ деле используются основные положения этого анализа. Метод мощностей основан на представлении о компен­ сации процессов прогибания процессами накопления осад­ ков. В этом случае толщина (мощность) накопленных отло­ жений соответствует масштабам и интенсивности прогиба­ ния тех или иных частей осадочного бассейна. Компенсиро­ ванное прогибание наблюдается в основном в платформен­ ных, а некомпенсированное - в глубоководных океаниче­ ских условиях. 101

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Для изучения условий пространственного распростра­ нения мощностей отложений определенного возраста со­ ставляют карту мощностей (изопахит). Карты изопахит строят по материалам глубокого бурения и сейсморазведки, нанося на схему расположения скважин или на линии сейс­ мических профилей значения истинных мощностей изучае­ мого ЛСК в каждой скважине и в определенных точках сейсмопрофилей, а затем путем интерполяции проводят ли­ нии равных мощностей - изопахиты. Анализ карты мощно­ стей дает возможность количественно оценить амплитуду прогибания различных участков в пределах изучаемого бас­ сейна. Максимальные мощности комплексов пород соответ­ ствуют палеовпадинам и палеопрогибам, а минимальные палеосводам и палеоподнятиям, сформировавшимся в тече­ ние определенного этапа развития бассейна (рис. 5). Для изучения истории тектонического развития изу­ чаемого бассейна обычно составляют карты мощностей не­ скольких ЛСК. Изменение мощностей может быть связано с размывом, неравномерным уплотнением и другими факто­ рами. Чтобы исключить влияние этих факторов необходимо увеличивать стратиграфический интервал анализируемых комплексов, объединяя их со смежными частями разреза. Для выяснения особенностей геологического развития изучаемых бассейнов часто составляют карты суммарных мощностей или палеоструктурные карты. Эти карты строят по тем же данным, что и карты мощностей, нанося на схему расположение скважин или на сейсмические профили сум­ марные мощности литолого-стратиграфических комплек­ сов, накопившихся к концу определенного геологического этапа (времени). В результате интерполяции суммарных значений мощностей проводятся изопахиты, свидетельст­ вующие о погружении нижней границы изучаемого ЛСК и 102

Ч а с т ь Ш. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

об ЭВОЛЮЦИИ рельефа этой границы к концу каждого из рас­ сматриваемых этапов геологической истории (рис. 6). Чаще всего палеоструктурные карты составляются при изучении истории формирования локальных структур с це­ лью определения времени их заложения и последующего изменения во времени. Для изучения роста амплитуды структуры во времени строят графики роста поднятия путем нанесения на ось абс­ цисс абсолютного геологического времени, а на ось ординат амплитуд поднятия в разное время, определяемых как раз­ ность между величиной первой замкнутой изопахиты и зна­ чением мощности в своде поднятия. При ограниченности фактического материала вместо палеоструктурных карт составляются палеотектонические (палеоструктурные) профили вкрест простирания структур осадочного бассейна (рис. 7). Исходньп^1и материалами для этих построений являют­ ся современные геологические, сейсмогеологические или временные сейсмические разрезы. На разрезах для палеотектонического анализа выбирают стратиграфические ин­ тервалы (ярус, отдел), мощность которых изменчива в про­ странстве, но не за счет размыва или неравномерного уп­ лотнения либо раздз^а (диапиризма, роста органогенных построек). Построения осуществляются для каждого ЛСК путем откладывания вниз от линии выравнивания величин мощ­ ностей в соответствующем масштабе, фиксируемых в раз­ личных точках профиля. Палеотектонические профили чет­ ко фиксируют палеорельеф в основании каждого ЛСК, а се­ рия палеопрофилей, получаемая суммированием мощностей к концу того или иного времени, - эволюцшо нижней гра­ ницы изучаемого комплекса (поверхность фундамента, ре104

Ч а с т ь Ш. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

К концу раннего плиоцена

К концу эоцена

Рис. 7. Палеотектонические профили

106

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

перный горизонт, опорный отражающий горизонт) на про­ тяжении всей геологической истории формирования оса­ дочного бассейна. Достоинством палеопрофилей является их наглядность, а недостатком - малая информативность эволюции структурных элементов в пространстве. Скорость тектонического прогибания (или осадкона­ копления) в бассейне также является важным критерием как для идентификации типа осадочного бассейна, так и определения условий захоронения ОВ и последующей ге­ нерации У В различного фазового состояния. Для опреде­ ления скоростей погружения строят графики, деля значе­ ния мощностей разньпс ЛСК, размещенных по оси ординат, на абсолютное время их формирования, показанное на оси абсцисс. Размерность скорости осадконакопления - м/млн. лет (рис. 8). В истории развития осадочных бассейнов существуют не только периоды прогибания, но и эпохи поднятий, когда на некоторых участках или на большой территории осадконакопление отсутствует, а имеющиеся отложения под­ вергаются размыву. Перерывы в осадконакоплении и раз­ мывы фиксируются в разрезе осадочного чехла путем по­ строения палеогеологических карт. Такие карты строятся посредством нанесения границ ЛСК на поверхность регио­ нального несогласия по данным бурения глубоких сква­ жин, обнажений, материалам сейсморазведки. Палеогеологические карты дают возможность оценить направленность и ориентировочную амплитуду поднятий и, следовательно, возможность формирования ловушек стратиграфического класса, а также сохранность уже сформировавшихся зале­ жей. Районирование осадочного бассейна по интенсивности вертикальных тектонических движений позволяет судить о 107

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

e о

м/млн,лет 5 О

40

30

20

10

K^k-st-km K,s-t

ь i so

0

N+Q

200

23

9

540

42

240 140

18 12

400

16

870

19

120 280

27 23

L

K,ap-al

K,nc

.-1

т -

J,

Рис. 8. График скоростей осадконакопления

его эволюции и перспективах нефтегазоносности. При этом: - н а и б о л е е благоприятными для нефтегазонакопления являются крупные поднятия (зональные и локальные) отно­ сительно древнего заложения и непрерывного консидементационного роста на фоне длительного опускания осадочно­ го бассейна. При консидементационном росте крупных под­ нятий внутри осадочного бассейна формируются также стра108

Ч а с т ь Ш. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

тиграфические и литологические зоны нефтегазонакопле­ ния; - большие мощности осадочных пород бассейна предо­ пределяют широкий стратиграфический диапазон нефтега­ зоносности; - размещение скоплений нефти и газа по структурным элементам в пределах бассейна подчиняется региональным закономерностям, связанным с миграцией УВ из более глу­ боких частей бассейна в его прибортовые части и внутрибассейновые структуры, при этом на путях миграции фор­ мируются зоны нефтегазонакопления различного типа; -наиболее благоприятными для нефтегазонакопления являются крупные поднятия (зональные и локальные) отно­ сительно древнего заложения и непрерьтного консидементационного роста на фоне длительного опускания осадочно­ го бассейна. При консидементационном росте крупных под­ нятий внутри осадочного бассейна формируются также стра­ тиграфические и литологические зоны нефтегазонакопления; - в прибортовых частях бассейна залежи УВ преиму­ щественно связаны с зонами вьпслинивания коллекторских толщ; - в наиболее погруженных частях впадин также форми­ руются зоны развития литологически экранированных за­ лежей в толще ритмично чередующихся не вьщержанных по простиранию песчаников, алевролитов и аргиллитов клиноформенного типа; -бассейны, где температура и давление в продуктив­ ных горизонтах не уменьшались ниже фоновых значений насьпцения, должны рассматриваться как преимущественно нефтеносные; -наоборот, мобильные осадочные бассейны, в преде­ лах которых погружение периодически сменялось интен109

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

сивными поднятиями, характеризуются сложным сочетани­ ем различных видов залежей: в верхних горизонтах - газо­ вые, газоконденсатные и нефтяные залежи, а в глубокопогруженных - газоконденсатные, нефтегазоконденсатные и нефтеконденсатные. При диагностике нефтегазоносности осадочных бас­ сейнов необходимо учитывать, наряду с тектонической ха­ рактеристикой, характеристику осадочных формаций, з ^ а ствующих в строении бассейна. Метод формаций позволяет изучить характер проявле­ ния не только вертикальных, но и горизонтальных движе­ ний, определяющий режим развития крупных территорий земной коры. Под формацией понимается закономерное и естествен­ ное сочетание различных горных пород, образующихся на определенных этапах развития основных структурных эле­ ментов земной коры. В отличие от фаций, которые характе­ ризуют палеогеографию района, формации отражают па­ леотектонические условия прошедших геологических эпох. В состав формаций входят обычно несколько фаций, поэто­ му формацию можно рассматривать как комплекс фаций. Основными факторами, определяющими облик формации, являются тектонический режим, его стадии, палеогеография и, в некоторых случаях, вулканизм. Выделяют формации платформенные, передовых прогибов и геосинклинальные (складчатых областей). При использовании метода формаций составляют формационные колонки, на основе которых строят формационные карты и формационные профили (ряды). При прогнозе нефтегазоносности осадочных бассейнов необходимо учитывать факторы глобальной эволюции ли­ тосферы (тектонику литосферных плит), основными из ко110

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

торых ЯВЛЯЮТСЯ рифтогенез, дрейф континентальных и океанических литосферных плит, субдукция и обдукция океанической коры, столкновение континентов и трансфор­ мация их окраин. Эти геодинамические процессы обусловливают смену обстановок седиментогенеза, палеогеографических и кли­ матических обстановок, палеогеоморфологии недр и по­ верхности Земли, геотермального и гидрогеологического режимов. Палеогеодинамическая обстановка осадконакопления обусловливает вещественный состав пород, тип, количество и условия захоронения ОВ, а последующий геодинамиче­ ский режим влияет на генерацию, миграцию, аккумуляцию и сохранность УВ, тип ловушек, эволюцию пород-коллек­ торов и покрышек, природных резервуаров, что в конечном итоге определяет начальные геологические ресурсы УВ сы­ рья. Геодинамический режим формирует в пределах оса­ дочного бассейна неодинаковое геотемпературное поле, за­ висящее от теплопереноса и упругих пластических дефор­ маций. Как известно, в процессе деформации пород пони­ жается температурный порог преобразования ОВ и генера­ ции УВ, особенно за счет сейсмической составляющей (на­ рушение упругой сплошности пород). Геодинамический подход позволяет классифицировать на генетической основе вьщеленные элементы по различ­ ным признакам: пространственной ориентировке, возрасту, последовательности активизации, морфологии и размерно­ сти, кинематике, современной активности и напряженноДеформационному состоянию пород, коллекторским и изо­ лирующим свойствам и т. д., влияющим на величину рас­ пределения запасов. 111

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Для комплексов пассивной окраины распределение мощ­ ностей, фациальный состав осадков и условия нефтегазонос­ ности во многом определяются характером эволюции этой окраины и, в частности, развитием крупных дельт, а на ран­ ней стадии - наличием или отсутствием на границе конти­ нент-океан вдольбереговых барьеров в виде погребенных вулканических хребтов или горстовых гряд фундамента. Та­ кие барьеры способствуют длительному существованию ус­ ловий ограниченного водообмена на стадии перехода от рифтового этапа к спрединговому, что создает благоприятные условия для формирования нефтегазоматеринских толщ. В перекрьшаюпщх отложениях с этими структурами обычно связаны барьерные рифы, соляно-купольные валы, зоны вы­ клинивания, срезания, фациального замещения. Эти объекты могут бьггь крупными зонами нефтегазонакопления в осадоч­ ных бассейнах пассивных окраин. Учет этих закономерностей позволяет более целенаправленно вести дальнейшие ГРР. Орогенные объекты, с которыми связано зарождение нефтяной промьппленности мира, не потеряли своего важ­ ного значения в нефтегазоносном отношении до сих пор и вновь проявляют к себе пристальное внимание геологовнефтянников. Полз^енная в последние годы геолого-геофизическая информация о строении и нефтегазоносности многих орогенов мира и интерпретация этого материала с позиции тек­ тоники литосферных плит позволили по новому подойти к оценке перспектив нефтегазоносности (НГ) орогенов. Выяснилось, что перспективы НГ орогенных областей не ограничиваются молассовыми комплексами, развитыми в пределах межгорных и предгорных осадочных бассейнов. Значительные запасы УВ могут быть сосредоточены в от­ ложениях доорогенного комплекса. В этом отношении наи112

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

больший интерес представляют внешние зоны складчатых сооружений «на платформенном фундаменте», особенно в условиях карбонатного разреза; надвиговые пояса, унасле­ дованные межгорные впадины различного типа, «фунда­ ментом» которых служат «впечатанные» (сохранившиеся) бассейны островных дуг и внутренних морей, а также кар­ бонатное и флишевое основания наложенных межгорных впадин. Каждый из орогенных поясов характеризуется своей эволюцией, часто очень длительной, различной в его разных частях. Тектоника плит позволяет научно обоснованно по­ дойти к оценке перспектив нефтегазоносности его отдель­ ных частей и выбрать новые нетрадиционные направления и рациональную методику ГРР.

Контрольные вопросы 1. Какие типы осадочных бассейнов вы знаете? 2. Какие структурные элементы выделяются в преде­ лах платформ ? 3. По какому принципу подразделяются платформы ? 4. В каких структурах создаются наиболее благопри­ ятные условия для генерации У В? 5. В каких структурах формируются зоны нефтегазо­ накопления ? 6. По каким признакам выделяются структурные эта­ жи в пределах осадочной толщи? 7. Что представляют собой сквозные (унаследованные) и инверсионные, конседиментационные, постседиментационные структуры и дизъюнктивы, их роль в формировании зональных и локальных ловушек для нефти и газа? 113

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

8. Для каких целей осуществляется палеотектониче­ ский анализ? 9. Каковы пределы применения палеотектонического анализа? 10. Какова основа палеотектонического анализа? 11. Методы, применяемые в этом анализе? 12. Каковы результаты анализа для нефтегазопоисковой геологии? 13. Какие структуры по генетическим условиям обра­ зования наиболее благоприятны для формирования скопле­ ний УВ? 14. Что представляет собой «формация», нефтегазо­ носная формация? 15. На чем основаны геодинамические реконструкции осадочных бассейнов? 16. Какова связь между теоретическими положе­ ниями «тектоники плит» и нефтегазоносных осадочных бассейнов? 4.3.1.2. Литолого-фациальный

фактор

Метод фаций является одним из основных методов ис­ торической геологии, позволяющий реконструировать фи­ зико-географическую среду осадконакопления в течение определенного времени и уточнять историю формирования структурных элементов в изучаемом осадочном бассейне. Он детально рассматривается в курсе «Историческая геоло­ гия», «Геотектоника» и «Литология» [46]. В данном посо­ бии излагаются только основные критерии прогнозирования нефтегазоносности осадочных бассейнов, изучаемых на ре­ гиональном этапе поисково-разведочного процесса. 114

Ч а с т ь Ш. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Фация, по определению большинства исследователей это комплекс отложений, отличающихся составом и физи­ ко-географическими условиями образования от одновре­ менно формировавшихся отложений. Согласно этому усло­ вию выделяют фации морских, континентальных и пере­ ходных между ними обстановок. Фации континентальных обстановок зависят в основ­ ном от рельефа и климата. Рельеф определяет пестроту фаций, резкое изменение их мощностей на коротких расстояниях. Степень расчле­ ненности рельефа обусловливает образование осадочного материала, дальность и формы его переноса, формы его на­ копления, особенности состава и его структуру. Климат определяет формирование, мощность и тип кор выветривания и почв, степень увлажнения, наличие и ха­ рактер водных потоков и внутриконтинентальных водо­ емов, тип и разнообразие органического мира. Континентальные фации характеризуются в основном грубообломочными, песчанистыми, глинистыми и реже карбонатными и сульфатными отложениями. Среди органи­ ческих остатков встречаются позвоночные и остатки выс­ ших растений в виде углистых включений. Морские фации подразделяются на приконтинентальные и пелагические. В свою очередь, приконтинентальные фации подразде­ ляются на фации континентальных окраин пассивного и ак­ тивного типа. Фации пассивных окраин включают отложе­ ния шельфа, уступа, континентального склона, подножия, абиссальной равнины. По условиям осадконакопления шельф разделяется на две части: мелководную и относительно глубоководную. 115

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Мелководье (глубина до 70 м) характеризуется волне­ нием моря, взмученностью осадков, транспортировкой и сортировкой обломочного материала, окислительной обста­ новкой, обилием бентосных организмов, водорослями. Наиболее распространенные отложения мелководья в условиях гумидного климата: песчаники, алевролиты и гли­ ны. В аридном климате широко развиты карбонатные поро­ ды: известняки, доломиты и органогенно-обломочные раз­ ности. Текстуры отложений горизонтально слоистые, а ино­ гда и косослоистые. Среди мелководных отложений широко развиты орга­ ногенные постройки: пластовые - биостромы и холмистые биогермы (рифы). Рифы формируются в прозрачной и теп­ лой воде нормальной солености в условиях интенсивной гидродинамики. Относительно глубоководные фации образуются на глубинах 70-200 м, где спокойная гидродинамика способст­ вует формированию отложений значительной протяженно­ сти и вьщержанности литологического состава. В этой зоне наиболее распространены глинистые осадки, а песчаноалевритовые осадки встречаются только в зонах течений. В зонах теплого климата формируются мощные толщи хемогенного известняка, а в зонах холодного климата - кремни­ стые отложения и фосфориты. Текстуры тонко- и правильнослоистые. Отложения шельфа содержат большое количе­ ство органического вещества (доманикиты, кукерситы, бажениты и т. д.). В зоне кромки шельфа из-за гидродинамической актив­ ности течений, отлагаются в основном песчанистые отло­ жения, а, при отсутствии терригенного сноса в тропических широтах, формируются барьерные рифы. 116

Ч а с т ь Ш. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

В зонах гумидного климата около устьев крупных рек отлагаются разнообразные терригенные осадки. В тропиче­ ских широтах при ограниченном поступлении обломочного материала отлагаются карбонатные и карбонатно-глинистые осадки. В высоких широтах отлагаются кремнистые и крем­ нисто-глинистые осадки. На подножии могут отлагаться фации обвально-оползневые и турбидитные, особенно в от­ рицательных формах рельефа - каньонах, куда поступает обломочный материал из устьев рек. Большая часть обло­ мочного материала выносится к устью каньона, где форми­ руются глубоководные конусы вьшоса, сложенные в основ­ ном песчаным материалом, обладающим хорошими коллек­ торскими свойствами. Вне конусов вьшоса на подножии формируются глинистые или алевритоглинистые илы, обо­ гащенные планктоном (сапропелевые илы Черного моря). При наличии контурных течений у подножья форми­ руются аккумулятивные формы, сложенные мелкозерни­ стыми песками и алевролитами. У подножий и на абиссаль­ ной равнине также накапливаются гемипелагические синий и голубой илы. Фации активных окраин формируются в таких морфоструктурах, как окраинные, котловинные, моря, островные дуги, глубоководные желоба или континентальные склоны горно-складчатых сооружений. Фациальная обстановка окраинных морей во многом совпадает с зонами пассивных окраин. Основная особен­ ность - наличие островных дуг, отделяющих бассейны от океана, являющихся дополнительным источником сноса. В котловинном море формируется концентрическая фациаль­ ная зональность - пески, алевролиты, глины. Карбонатность осадков незначительная. Наряду с терригенным материалом отлагается вулканогенный. В высоких широтах отмечается 117

Бурцев М.И. Поиски и разведка местороадений нефти и газа

повышенная кремнистость. Резкая изменчивость шельфа обусловливает наличие турбидитов и туфотурбидитов. Фации островных дуг из-за расчлененного рельефа и высокой подвижности вод, представлены грубозернистым и вулканическим и в меньшей степени карбонатным или кремнистым материалом. В ложбинах склона и у подножий формирз^тся вулканогенно-терригенные турбидиты. В ус­ ловиях теплого климата в мелководной зоне образуются ор­ ганогенные, органогенно-обломочные известняки, рифы. В зонах холодного климата терригенно-вулканогенные отло­ жения отлагаются вместе с биогенно-кремнистыми. Фации глубоководных желобов представлены вулканогенно-обломочными отложениями. Дно желобов покрыто глинистыми, кремнисто-глинистыми или пелагическими фациями, обогащенными органическим веществом. Пелагические фации широко распространены в абис­ сальной зоне океанов. Рельеф дна данной зоны сильно рас­ членен (желоба, острова, горы, срединно-океанические хреб­ ты), что обусловливает состав осадков. Преимущественные фации органогенные, известковистые, кремнистые и поли­ генные глины. Наиболее удаленные от суши области океана покрыты красной глубоководной глиной. В мелководных условиях глины замещаются известковистыми планктоногенньши осадками. Фации переходных областей включают прибрежноморские, отложения лиманов и лагун и дельтовые отложе­ ния. Прибрежно-морские фации имеют непостоянную ши­ рину, изменяющзтося от нескольких метров у скальных бе­ регов, до 25 км - у пологих. Наиболее известны аккумуля­ тивные осадочные породы, формирующиеся приливно-отливными течениями, представленные чередованием мелко118

ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

зернистых песков, алевролитов и глин с косой и перекрест­ ной слоистостью. В тропических гумидных зонах эти фации сложены карбонатными осадками, а в аридной зоне, вдоль пустьшных побережий, отлагаютсд пески, алевриты или глины, по­ крытые на поверхности сульфатно-солевой коркой, сла­ гающие прибрежную равнину. Наиболее широкое распространение на побережье име­ ют песчаные пляжи, образующиеся в приливно-отливной зоне, характеризующиеся хорошей сортировкой и окатанностью, а также береговые песчаные валы, с косослоистой текстурой и эоловые дюны. Аккумулятивные образования - косы, бары - отделяют от моря примыкающий к берегу водоем, образуя лагуну. Вода в лагуне приобретает соленость, отличающуюся от морской. В гумидном климате при впадении в лагуну рек соленость уменьшается, и осаждаются тонкослоистые гли­ ны, алевролиты и мелкозернистые пески, обогащенные рас­ тительными остатками. В условиях аридного климата в ла­ гунах при испарении воды осаждаются карбонаты и соли. Многие лагуны биопродуктивны, в них развивается расти­ тельность типа мангровой, поэтому лагуны заболачиваются, появляется торф, который при катагенезе превращается в уголь. Дельтовые фации представляют собой отложения, сформированные в устье реки, впадающей в море. На дель­ товые отложения влияют следующие факторы; рельеф дна русла, тектонические движения, климатические, русловые, приливно-отливные условия и количество приносимого об­ ломочного материала. Несмотря на различие размеров и ти­ пов дельт, их отложения имеют ряд общих моментов. Они Характеризуется тонкозернистым песчано-глинистым соста119

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

вом, значительной изменчивостью по простиранию и паде­ нию. В наземной части дельты во врезах отлагаются русло­ вые мелко- и среднезернистые пески и алевролиты, хорошо отсортированные, с косой слоистостью (аналог аллювия). В пойменной части формируются мелкие озера, где отлагают­ ся тонкозернистые, плохо отсортированные горизонтальнослоистые, алеврито-глинистые отложения. В гумидном кли­ мате озера заболачиваются, и формируются линзы и пласты торфа. В аридном климате в озерах появляются линзы кар­ бонатных пород и эвапориты. В аквадельтах (подводное продолжение русла) осадки более тонкозернистые и менее сортированные, образуют аккумулятивные формы - валы песчаников (бары). Фациальный анализ имеет основную задачу - восста­ новление физико-географической обстановки осадконакоп­ ления районов для определенного отрезка геологического времени по сравнению с условиями накопления осадка в соседних районах в то же время. Все реконструкции событий и обстановок опираются на знание современных обстановок осадконакопления. Однако, используя принцип актуализма, нельзя не учитывать обш;ую эволюцию геологических процессов. Для фациального анализа необходимо: изучение литоло­ гии, геохимии осадочных пород; остатков жизнедеятельно­ сти организмов; установление изменчивости одновозрастных отложений в пространстве; изучение форм осадочных тел, их строения и взаимоотношения с другими телами одного воз­ раста на основе данных геолого-геофизических и геохимиче­ ских исследований, проведенных в осадочном бассейне на определенных этапах геолого-геофизических работ. Основными графическими документами данного ана­ лиза являются: 120

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

- фациальные (палеогеографические) карты; - литолого-фациальные карты; - литолого-фациальные разрезы; - карты песчанистости, глинистости, карбонатности; - с х е м ы изменения гранулометрических параметров и т. д. Фациальная карта изучаемого ЛСК отражает распреде­ ление осадков с истолкованием условий их накоплений. Этой карте предшествует составление литолого-фациальной карты данного стратиграфического горизонта. Для выясне­ ния палеогеографической обстановки необходимо исполь­ зовать фа)шистическую и литологическую характеристику пород (карты песчанистости, отсортированности, схемы из­ менения гранулометрических параметров и др.). На фаци­ альной карте полезно совмещать литологическую характе­ ристику отложений с их мощностью. Фациальные карты дополняются несколькими фациальными профилями, рас­ положенными вкрест простирания фациальных зон. На профилях многие фациальные зоны более наглядны и уточ­ няют их положение на карте, а также отражают фациальные изменения в разрезе, цикличность строения и смену обста­ новок осадконакопления во времени. При построении фациального профиля границу страти­ графического комплекса вьфавнивают и в местах точек на­ блюдений (скважин) откладьшают вниз мопщости в соот­ ветствующем масштабе, нижние границы соединяют и шуттри этих границ ЛСК наносят фациальные данные. Од­ нако выравнивание верхней границы для аккумулятивных осадков (бары, рифы, пересыпи и др.), накапливающихся быстрей погружений, искажает реальную ситуацию осадко­ накопления. При этом окажется, что рифы, бары растут вниз. В этом случае необходимо проводить построение фа121

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

циальных профилей на палеогеоморфологической основе, т. е. снизу вверх от нижней границы. Фациальные карты и профили служат основой для по­ строения палеогеографических карт, где показываются: ме­ стоположение суши и моря, характер наземного и подвод­ ного рельефа; расположение рек, озер; тип и соленость во­ доемов; состав, мощность, характер изменения литологии осадка. Основными литолого-фациальными критериями нефте­ газоносности осадочных бассейнов являются: наличие фи­ зико-географических условий, благоприятных для форми­ рования нефтегазоматеринских пород, пород-коллекторов и флюидоупоров, а также геоморфологических ловушек. Фациальное изучение осадочных пород позволяет вы­ явить те отложения и зоны их развития, которые могут про­ дуцировать или продуцировали нефть и газ, т. е. осуществ­ лять научный прогноз перспектив нефтегазоносности новых территорий, оценивать возможные объемы генерации У В (прогнозные ресурсы), и в комплексе с другими геологиче­ скими исследованиями устанавливать в общей форме пути и направления миграции флюидов и вьщелять наиболее пер­ спективные районы. Общими наиболее характерными критериями форми­ рования нефтегазоматеринских отложений являются: -накопление в субаквальной среде с анаэробной гео­ химической обстановкой; - повышенное содержание в них ОВ преимущественно сапропелевой или гумусово-сапропелевой природы; -повьппенное содержание в составе рассеянного орга­ нического вещества (РОВ) битумоидов и УВ нефтяного ряда. Наиболее благоприятными для формирования нефте­ газоматеринских пород являются осадки пелитовых разно122

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

стей глинистых минералов, на поверхности которых сор­ бируются ОВ. К пелитовым нефтематеринским толщам относятся глины и аргиллиты (тюменская свита средней юры Западной Сибири, майкопская свита Предкавказья), глины (киммеридж Северного моря), глинисто-карбонат­ ные, глинисто-карбонатно-кремнистые породы (бажениты, доманикиты). Образования этих нефтегазоматеринских толщ связано с палеогеографической обстановкой накопления осадков и типом захоронения ОВ, а именно: теплым климатом, высо­ ким уровнем моря (океана), высокой биопродуктивностью, анаэробной восстановительной обстановкой, способствую­ щих сохранению ОВ в осадках. Для накопления морской фитопланктонной (сапропеле­ вой) органики благоприятны условия внутриконтиненталь­ ных замкнутых (Западная Сибирь, Северное море) и откры­ тых морских бассейнов (Калифорния). Условия, благоприятные для накопления углистого, растительно-гумусового материала, существуют в пределах дельт и прибрежно-морских обстановок (районы Галф-Кост, Нигерии, Малайзии, шельфа Австралии). В условиях озер, лагун, формируются нефтегазомате­ ринские водорослевые толщи (бассейны Конго, Анголы, Бразилии, Китая и др.) Литолого-фациальные исследования являются основой для прогнозирования пород коллекторов, флюидоупоров и оценки их качества. Кроме того, фациальные исследования служат основой прогнозирования и вьщеления многих видов неантикли­ нальных ловушек (литологических, палеогеоморфологических), поиски которых в нефтегазодобывающих и новых регионах весьма актуальны. 123

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Переход к прогнозам и поискам неантиклинальных ло­ вушек требует знания условий образования продуктивных комплексов и латеральных изменений этих условий, кото­ рые определяют состав и физические параметры отложений, их морфологию. При прогнозе неантиклинальных ловушек обязатель­ ным является реконструкция физико-географических усло­ вий осадконакопления по фациям и морфологии осадочных тел. При образовании таких ловушек (аллювиально-дельтовых, баровых и рифовых) важное значение имеет процесс накопления осадочного материала, который ведет одновре­ менно и к образованию резервуара с соответствующим внутренним строением и формой, который (после перекры­ тия непроницаемыми толщами) становится ловушкой. Ловушки УВ, связанные с положительными формами погребенного древнего рельефа, получили название палеогеоморфологических. Они образуются или на стадии седиментогенеза или постседиментогенеза. В первом случае воз­ никают либо акк5ту[улятивные формы рельефа (рифы, бары, баровые валы), либо эрозионные (промоины, каньоны), ли­ бо эрозионно-аккумулятивные формы (аллювиальные, дель­ товые). К постседиментационным относятся эрозионные ос­ танцы, т. е. рельеф, захороненный после континентального перерыва.

Контрольные вопросы 1. Каковы основы литолого-фациалъного дочных бассейнов? 2. Каковы методы этого анализа? 124

анализа

оса­

Ч а с т ь Ш. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

3. Каковы признаки континентальных, лагунных и мор­ ских условий осадконакопления? 4. Каковы условия формирования нефтегазоматерин­ ских пород, коллекторов и флюидоупоров? 5. Что представляет собой «природный резервуар» ? 6. По каким признакам выделяют региональные и зо­ нальные нефтегазоносные комплексы (НТК)? 7. Что представляют собой сингенетичные и эпигенетичные НГК? 8. Какова роль сейсмостратиграфического анализа в реконструкции палеогеографических условий осадконакоп­ ления в слабоизученных осадочных бассейнах? 9. Какие геоморфологические ловушки выделяют по данным сейсмостратиграфического анализа?

4.3.1.3. Геохимический

фактор

нефтегазоносности

Геохимические исследования, являясь составной ча­ стью рационального комплекса методов прогноза нефтега­ зоносности осадочных бассейнов и его зональных и локаль­ ных объектов, вьшолняются на всех этапах и стадиях неф­ тегазопоисковых; работ. Роль геохимических показателей, влияющих на нефтегазоносность изучаемых объектов, де­ тально рассматривается в работах многочисленных авторов, а в данном пособии отмечаются только наиболее информа­ тивные [8, 15,30,44,45]. Основным источником информации для выявления по­ казателей нефтегазоносности являются данные бурения глубоких скважин и материалы геохимических съемок, про­ водимые на региональном, поисково-оценочном и разве­ дочном этапах. 125

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

На региональном этапе исследования осадочных бас­ сейнов они направлены на изучение основных критериев, которые регулируют процессы образования УВ. Важней­ шим показателем нефтегазоносности недр является наличие в разрезе осадочного чехла нефтегазоматеринских толщ, которые характеризуются: - количеством органического вещества (ОВ) в породах; - типом исходного ОВ; -геохимической обстановкой диагенеза ОВ и осадочн ь к пород; - степенью катагенеза ОВ; - с т е п е н ь ю реализованного и остаточного потенциала керогена ОВ в осадочных породах. Органическое вещество, источником которого являют­ ся живые организмы, присутствует во всех типах осадочных пород и встречается в них в рассеянном (РОВ) и концентри­ рованном (КОВ) виде. Захороненные в породах ОВ состоят в основном из двух компонентов - битумоидов, раствори­ мых в органических растворителях, и нерастворимых в них ОВ, назьшаемых керогеном. Главным показателем ОВ является содержание органи­ ческого углерода (Сорг.) в процентах на породу, а также сте­ пень битуминозности. Общее количество Сорг. ^ породах земной коры по раз­ ным оценкам составляет 2,8-7,2 х 10^^ т и основная его масса сосредоточена в осадочной толще в рассеянном состоянии. Кларковое содержание Сорг. в земной коре колеблется от 0,65 до 0,72%, в глинах - 0,9%, в алевролитах - 0,45%, в карбона­ тах 0,3%, в песках - 0,2%, в галогенных породах - 0,1%. Значение Сорг. в осадочных породах изменяется от 0,05 до 90%. Минимальное содержание Сорг. отмечается в красно-пестроцветных породах, высокое (до 15-20%) - в черных 126

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

толщах типа баженитов, доманикитов и черных сланцев, максимальными значениями характеризуются уголь­ ные толщи. Изучение ОВ в осадочных бассейнах показало, что: - повышенное содержания ОВ отмечается в субаквальных глинистых породах, а пониженное - в песчаном терригенном материале и в карбонатах; - породы с высоким содержанием Сорг, (углистость) ха­ рактеризуется гумусовым типом исходного ОВ, а с пони­ женным содержанием Сорг. - отвечает морскому сапропеле­ вому (фитопланктонному) типу ОВ; - п о в ы ш е н и е карбонатности пород приводит к увели­ чению степени битуминозности ОВ; -сапропелевая фитозоопланктонная (морская) органи­ ка при прочих равных условиях преобразования раза в три богаче битумоидами, чем растительно-гумусовая; - в битумоидах сапропелевого ОВ по сравнению с рас­ тительно-гумусовым преобладают парафинонафтеновые УВ при низких содержаниях ароматических УВ; - гумусовое ОВ генерирует в основном метан, а сапро­ пелевое является источником нефти и жирных газов (про­ пан, бутан, пентан и т. д.). Процесс нефтегазообразования в недрах осадочного бассейна зависит от качественной и количественной харак­ теристик рассеянного (РОВ) и концентрированного (КОВ) осадочных пород. Терригенные породы, содержащие Сорг. более 1%, а карбонатные - более 0,7% при сидементагенезе и диагенезе, назьшают нефтегазоматеринскими. Нефтегазоматеринские свиты различаются по их гене­ рационным возможностям. Количество УВ, вьщеляющееся из них, зависит от содержания и типа исходного ОВ, степе­ ни преобразованности ОВ в процессе литогенеза. ГЛИНИСТЫХ

127

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Продуктивность материнских толщ оценивается по вы­ ходу УВ из одного м'' породы. Для жидких УВ полученные цифры варьируют от 10 до 2000 т/и^, а для газообразных от 0,03 до 6 г/м^. Данные о выходе жидких УВ в условиях катагенеза приводятся ниже. Нефтематеринские

породы

Очень бедные Бедные Средние Богатые Уникальные

Выход жидких УВ, (г/м^) 10-50 50-200 200-500 500-2500 >2500

Определение генетического типа исходного ОВ являет­ ся важным показателем образования нефти и газа в недрах. Органическое вещество по источникам своего формирова­ ния подразделяется на 2 типа: автохтонное и аллохтонное. Первый тип включает массу организмов, живших в предше­ ствующие геологические эпохи в условиях океанов, морей и замкнутых континентальных водоемов. В их составе преоб­ ладают углеводы, белки, липиды, липоиды, лигнин. Второй тип - остатки континентальной растительности, сносимые в акватории морских бассейнов, лагун и озер, обладающие высоким содержанием углеводов и лигнина. В органиче­ ском веществе морского генезиса преобладают липиды и липоиды, а в континентальном ОВ - углеводы и лигнин. Первое ОВ содержит больше водорода, необходимого для генерации УВ. Диагенез ОВ осадков является важным этапом форми­ рования нефтегазопродуцирующего потенциала материн­ ских толщ. Под влиянием окислительных процессов, бакте128

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

риальной деятельности, гидролиза, катализаторов, темпера­ туры, давления и других факторов уменьшается обш;ая мас­ са ОВ и происходит накопление нерастворимых биополи­ меров - керогена. В результате разрушения массы ОВ при этих процессах вьщеляются Н2О, СО2, H 2 S , N H 3 , N 2 и био­ генный метан (СН4), который в виде сухого газа иногда формирует залежи. К концу диагенеза в ОВ присутствуют в качестве компонентов - кероген, битумоиды и высокомоле­ кулярные УВ. Нерастворимая часть ОВ - кероген, подраз­ деляется на три типа [30, 46]. Кероген первого типа содержит в своем составе пре­ имущественно парафиновые и нафтеновые молекулярные соединения. Исходный нефтегенерационный потенциал та­ кого керогена максимальный, более 700 мг УВ на грамм по­ роды. Такой тип керогена характерен для водорослевых черных сланцев. Кероген второго типа характерен для ОВ большинства нефтегазоматеринских пород и состоит из ароматических, нафтеновых и парафиновых соединений. Исходными орга­ низмами для этого типа служат субаквальные фито- и зоо­ планктон, захороняемые в восстановительной обстановке. Нефтегенерационный потенциал керогена колеблется от 200 до 600 мг УВ на грамм породы. Этот кероген характерен для сапропелевого типа ОВ. Кероген третьего типа характеризуется повышенным содержанием полициклических ароматических ядер. Нефтематеринский потенциал этого типа не превьппает 150 мг. УВ на 1 г породы. Этот кероген относится к гумусовому ти­ пу ОВ, обладающему в основном газогенерационным по­ тенциалом. В природных условиях часто встречаются РОВ со сме­ шанным типом керогена или преобладанием одного из них. 129

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Катагенез - это постдиагенетические физико-химичес­ кие процессы изменения состава и свойств минералов, оса­ дочных пород, ОВ и нафтидов при увеличении температуры и давления. Основными факторами катагенеза являются эн­ догенное тепло Земли и горное давление. При этом рост температуры ускоряет процесс катагенеза ОВ, а рост давле­ ния сдерживает эти процессы. Катагенез рассеянного в породе органического вещест­ ва протекает поэтапно и стадийно. Впервые это было отме­ чено углепетрографами. В настоящее время многие иссле­ дователи [8, 17, 44, 48] вьщеляют три стадии катагенеза: прото- (ПК), мезо- (МК) и апокатагенез (АК), которые, в свою очередь, делятся на подстадии. Стадия протокатагенеза завершает процессы формиро­ вания керогена. На подстадии П К 1 - П К 2 прекращаются мик­ робиологическая трансформация ОВ, новообразование би­ тумоидов и биогенного газа. На подстадии ПКз отмечаются начало генерации высокомолекулярных углеводородов (С15+) и образование термокаталитических газов. Мезокатагенез является наиболее активной стадией ка­ тагенеза ОВ при высоких температурах и давлениях в при­ сутствии катализаторов. При этом на подстадиях М К 1 - М К 2 происходят необратимые изменения керогена, битумоидов и УВ, генерация У В нефтяного ряда, а на подстадиях МКдA K i наступает пик генерации легких ( С 5 - С 1 5 ) и газообраз­ ных УВ. Стадия апокатагенеза (АК) характеризуется генерацией газа на подстадии AKj и практически полным истощением нефтегенерационного потенциала керогена на подстадии АК2-АК4.

Результатом стадийности катагенеза ОВ является вер­ тикальная зональность нефтегазообразования, впервые от130

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

меченная В. А. Соколовым и дополненная многими исследовавтелями [8, 15]. На современной схеме вертикальной зональности неф­ тегазообразования выделены: - зона раннего и среднего протокатагенеза ( П К 1 - П К 2 ) , где на фоне низких пластовых температур происходит низ­ котемпературная генерация биогенного газа (СН4, СО2, N2); - зона позднего протокатагенеза (ПКз), где возникают благоприятные условия для генерации «незрелых» нефтей: тяжелых, преимущественно нафтенового состава, содержа­ щих смолы, асфальтены и серу, а при гумусовом типе ОВ возможна генерация конденсатов нафтенового типа; - зона мезокатагенеза ( М К 1 - М К 2 ) названа «главной фа­ зой нефтеобразования» или «нефтяным окном» (рис. 9) [46], где РОВ второго типа генерирует парафинонафтеновые нефти средней плотности; - з о н а мезокатагенеза (МКз)характеризуется генераци­ ей из керогена легких газонасьпценных нефтей парафиново­ го состава с незначительным содержанием смол и асфальтенов; - зона позднего мезокатагенеза и раннего апокатогенеза ( М К 4 - А К 1 ) , где осуществляется генерация жирньпс газов, газоконденсатов и реже - легких нефтей, названа «главной фазой газообразования»; - з о н а апокатагенеза (АК2-АК4)характеризуется гене­ рацией высокотемпературных сухих кислых газов (СН4, С О 2 и H 2 S ) (см. рис. 9). Степень термической зрелости (катагенеза) ОВ, а сле­ довательно, определение местоположения в вертикальном разрезе бассейна осадконакопления главной зоны нефтеоб­ разования (ГЗН) и ее современньрс границ, осуществляет­ ся оптическими и геохимическими методами. Среди оптиче131

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Рис. 9. Схема генерации жидких и газообразных УВ в процессе литогенеза Зоны: I - биохимического газообразования; II - верхняя нефтегазообразования; Ш - главная нефтегазообразования; IV - главная газообразова­ ния; V - глубинная высокотемпературного метанообразования; VI - образования кислых газов

132

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

СКИХ методов, определяющих степень катагенеза О В , наи­ более широко используется отражающая способность витринита ( О С В ) , а среди геохимических - соотношение водо­ рода к углероду (Н/Сат), указывающие на границы «нефтя­ ного окна» (табл. 5). Таблица 5 Показатели ГЗН по элементному составу керогена Пока­ затель Н/Сах

о/с„

Типов I п III IV I п III IV

Верхняя граница ГЗН

Нижняя граница ГЗН

1,70 1,25 0,80 0,60 0,005 0,08 0,18 0,22

0,90 0,80 0,65 0,40 0,05 0,06 0,08 0,12

Таким образом, в образовании нефти и газа установле­ на определенная стадийность и вертикальная зональность. При этом, генерация газа протекает на всех стадиях литоге­ неза, начиная с осадконакопления и вплоть до превращения осадочных пород в метаморфические, т. е. газообразование предшествует, сопзаствует и завершает нефтеобразование. Положения различных зон генерации У В в осадочной толще является сугубо ориентировочными. Их границы сильно варьируют в различных регионах в зависимости от темпов прогибания, перерывов в осадконакоплении, термо­ барической истории бассейна, литологического состава ма­ теринских толщ, типа исходного О В . 133

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Следует отметить, что стадийность образования УВ разрабатывалась на примере толщ глинистого состава. Для материнских пород карбонатного состава этот процесс бу­ дет иным, так как их литификация протекает быстрее, чем глинистых. Ожидается, что генерация нефти в них может происходить при меньших температурах и глубинах. В настоящее время наряду с изучением битумоидов широко внедряются новые современные экспрессные мето­ ды изучения ОВ. Они основаны на пиролизе ОВ пород в микрореакторах проточного типа с программируемым про­ гревом. При нагреве ОВ при различных температурах вьще­ ляются углеводородные и неуглеводородные газы. Этот ме­ тод и прибор получили название Rock-Eval (Рок-Эвал). В результате анализа 22 образцов пород в течение 20 мин. получают распечатку пирограммы с указанием ве­ личин параметров: - So - фиксируется на пирограмме в виде пика, означаю­ щего вьщеление свободных углеводородных газов С 1 - С 4 и возгонку легких жидких УВ (С5-С7) в количестве 1 мг УВ/г породы при температурах до 90 °С; - SI - пик, отвечающий количеству перехода в жидкую фазу УВ С 7 - С 3 0 в 1 мг УВ/г породы при температурах до 300 °С; - S2 - пик, отражающий вьщеление 1 мг УВ/г породы в результате крекинга смолисто-асфальтеновых веществ и ке­ рогена при температурах 300-600 °С; - S3 - пик, соответствует количеству СО и СО2, кото­ рые вьщеляются из ОВ при температурах до 400 °С (1 мг С О 2 / Г породы); - S4 - пик, характеризующий количество СО и СО2, об­ разующихся при нагреве остаточного углерода в кислороде или воздухе при температуре 600 °С, в 1 мг УВ/г породы. 134

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Кроме того, этот метод предусматривает определение некоторых важных показателей пиролиза ОВ: /тттч rrr S^lOO мгУВ - индекс водорода (Ш): / Я = — х ;

5з100 мгУВ - индекс кислорода (Ю): Ю = — Х ; -температура максимального выхода УВ в процессе крекинга керогена (Ттах); - индекс продуктивности (IP): IP =

—;

- нефтяной генерационный потенциал (РР): РР = Si + -ь 52 (1 мг УВ/г породы). Индекс водорода (Ш) и кислорода (Ю) характеризует химический состав керогена. Определенные параметры по данным пиролиза отра­ жают качественные и количественные характеристики ОВ пород: - содержание органического углерода определяется по пикам 8з и S4 (кол-во С О 2 и СО); - типы исходного ОВ по индексам Ш и Ю; - с т е п е н ь термической зрелости (катагенеза) керогена по значениям Ттах при пике S 2 ; - нефтегенерационый потенциал ОВ (РР) определяется по Si и S2, т. е. по реализованному и остаточному потенциалам; - степень битуминозности или количество реализован­ ных подвижных УВ по индексу продуктивности (IP). Классификация нефтематеринских пород по парамет­ рам Рок-Эвал приводится в табл. 6. Следует отметить, что приведенную классификацию следует использовать осторожно и преимущественно при изучении пород ранних стадий катагенеза. 135

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Таблица б Классификация нефтематеринских пород (Тиссо, Вельте, 1981 г.) Классы Сорг.5 и м пород % Очень бед­ <0,2 ные Бедные 0,2-0,5 Средние 0,5-1,0 Богатые 1,0-3,0 Очень бо­ >3,0 гатые

S1 S2 мг УВ/г породы

РР S1+S2

Ш (1 мг УВ/CopJ

<0,1

<0,2

0,01-0,5

<50

0,1-0,5 0,5-1,0 1,0-2,0

0,2-2,5 2,5-6,0 6,0-20,0

0,5-2,0 2,0-6,0 6,0-20,0

50-100 100-300 300-600

>2,0

>20

>20

>600

При поисковых геохимических исследованиях исполь­ зуют различные методы съемок: газогеохимическую, газо­ биохимическую, битумно-люминисцентную, газогидрохи­ мическую и газовый каротаж [9, 33]. Газогеохимическая съемка при поисках скопления УВ базируется на отборе проб в воздухе, почвах, воде и поро­ дах, отобранных в скважинах с целью выявления аномалий высоких концентраций углеводородных газов (в основном метана), мигрирующих из залежей к поверхности по систе­ мам трещин и разломов или породам в результате диффу­ зии. Прямыми показателями наличия залежей являются уг­ леводородные газы - метан и его гомологи, а косвенными гелий, радон, ртуть и др. Из-за малых концентраций УВ га­ зов над залежами (10" ~10'^%), появление которых можно объяснить и другими факторами, эта съемка не получила широкого распространения на континентах. Наиболее эф136

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

фективными эти съемки оказались в пределах акваторий, где геохимические аномалии отчетливо фиксируются на по­ верхности воды аэрометодами при помощи оптических ана­ лизаторов спектров поглощения (ИКС). Газобиохимическая съемка основана на обнаружении повышенных (аномальных) значений микроорганизмов, раз­ вивающихся в присутствии незначительных содержаний в приповерхностных отложениях и воде УВ газов, диффу­ зионно проникающих из залежей. В зонах бактериальных аномалий наблюдается увеличение минерализации подзем­ ных вод и появление геоботанических аномалий (появление специфических видов растительности, угнетенной и др.). Битумно-люминисцентная съемка базируется на опре­ делении в породах, почвах, воде рассеянной нефти или ге­ нетически связанных с ней битумов и вьщелении з^астков, зон их повышенной концентрации (аномалий). Эти анома­ лии могут соответствовать залежам на глубине. Прямыми показателями существования этих залежей являются: по­ вьппенное содержание органического углерода (Сорг), би­ тумоидов, степень битуминозности ОВ, содержание смол, асфальтенов, биогенных микроэлементов (V, N i , Сг, Ре, Со). Гидрохимическая съемка проводится на основе изуче­ ния проб подземных вод по их выходам на земную поверх­ ность или в скважинах различного назначения. Подземные воды в результате разнообразных анализов классифициру­ ются по солевому составу, степени минерализации, по на­ личию растворенных в них газообразных, жидких УВ и твердых битумоидов, а также других соединений. Их по­ вышенные концентрации обусловлены миграцией в пласто­ вые воды химических элементов из залежей. По составу водорастворенных компонентов определяют прямые и кос­ венные показатели нефтегазоносности и наличие залежей 137

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

нефти и газа, а также проводят раздельный прогноз их фа­ зового состояния. Газовый каротаж основан на изучении нефтегазоносно­ сти разреза при проведении поискового бурения. В процес­ се бурения вместе с буровым раствором газовые УВ непре­ рывно (или с периодичностью) фиксируются специальными приборами на газокаротажных станциях. Данные газового каротажа используют для вьщеления в разрезе поисковых скважин интервалов, перспективных на нефть и газ. При вскрытии нефте- и газонасьпценных пластов в бзфовом рас­ творе увеличивается содержание УВ, в том числе и тяже­ лых. Эти аномалии не всегда соответствуют продуктивным пластам. Однако данные этого каротажа в комплексе с ГИС и материалами исследования керна существенно уменьша­ ют вероятность пропуска продуктивных горизонтов. Практика проведения геохимических поисков показы­ вает, что они эффективнее на молодых платформах. Это обусловлено более высокой газопроницаемостью осадоч­ ных толщ молодых формаций и большой тектонической ак­ тивностью молодых платформ. Эти работы целесообразно проводить в комплексе со структурным бурением или сейсморазведкой, что позволяет не только определить перспективы нефтегазоносности изу­ чаемой площади, но и правильно провести геологическую интерпретацию геохимических данных и вьщелить анома­ лии типа залежь (АТЗ).

Контрольные вопросы 1. Какие знаете ?

признаки

нефтегазоматеринских

138

пород

вы

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

2. Каковы генетические типы исходного ОВ? 3. Какие типы осадков наиболее благоприятны для за­ хоронения и дальнейшего преобразования ОВ? 4. Почему шелъфовые отложения богаты ОВ? 5. Какова роль диагенеза в трансформации ОВ? 6. Какова роль катогенеза в изменении керогена? 7. На какой стадии катагенеза формируется ГЗН? 8. Как меняется состав УВ газов, генерируемых в ка­ тагенезе ? 9. Как определяется нефтегазоносный потенциал оса­ дочного бассейна?

4.3.1.4. Геотермические факторы нефтегазоносности Геотермические исследования широко применяются при оценке перспектив нефтегазоносности, особенно на ре­ гиональном этапе. Исходным материалом для геотермиче­ ских исследований служат замеры температуры в скважи­ нах электрическими и ртутными термометрами. На основе интерпретации полученных данных строят геотермические разрезы, отражающие закономерные распределения темпе­ ратур в недрах. Основным геотермическим параметром при изучении теплового режима недр является геотермический градиент, т. е. прирост температуры на единицу глубины, чаще всего он выражается в °С/100 м и рассчитывается по формуле: Г = где

{Т„-Т^)1{Н-Н,),

- температура на заданной глубине; 139

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Тф - фактическая температура слоя постоянных темпера­ тур; Н - заданная глубина; Hq - толыдина слоя постоянных температур. Величина геотермических градиентов зависит от мно­ гих факторов и, прежде всего, от теплопроводности горных пород и их состава, водонасыщенности, климата, особенно в позднечетвертичное время. Знание геотермического градиента в изучаемом регио­ не позволяет прогнозировать температуру на глубинах, не вскрытых глубоким бурением. Температура на заданной глубине в однородных породах (по теплопроводности) оп­ ределяется по формуле:

где Тф - фактическая температура на глубине замера Щ; Н - заданная глубина экстрополяции; ^ср. - среднее значение геотермического градиента в ин­ тервале глубин {Н -Hq). Если в интервале экстрополяции залегают различные по теплопроводности породы, состоящие из N слоев, то температура на глубине рассчитывается по формуле: T,=T^+T8radT{H,-H,_,),

где grad Т - значение геотермического градиента для каж­ дого слоя; (Я,- - Hi-i) - мощность N слоя. Изучение тепловых полей в истории формирования осадочных бассейнов имеет важное научно-практическое 140

Ч а с т ь Ш. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

значение. Исследователи располагают сведениями о совре­ менных температурах по скважинным замерам, а также оп­ ределениями по витриниту и другим индикаторам, позво­ ляющим судить о палеотемпературах. Величина геотермического градиента в осадочном чехле разновозрастных осадочных бассейнов изменяется в широких пределах. Так, в осадочных бассейнах древних платформ средние значения геотермического градиента составляют 1,8-2,7 °С/100 м при плотности теплового по­ тока qcp. = 4,4 X 10'^ вт/м^; для осадочного чехла молодых платформ средний градиент составляет от 3 до 3,5 °С/100 м при Яср. = 4,6 X Ю"'^ вт/м^; в пределах орогенов и осадочного чехла кайнозойских бассейнов средний градиент составляет 4,5-5 °С/100 м, а тепловой поток - qcp. = 7,5 х 10'^ вт/м^; в предгорных и межгорных прогибах соответственно 4— 4,5 °С/100 м при Qcp. = 7,25 х 10'^ вт/м1

В зонах с АВПД фиксируется заметное снижение пла­ стовых температур по сравнению с температурой в услови­ ях давлений, близких гидростатическому, а в бассейнах с аномально низким пластовым давлением наблюдается за­ метное увеличение температуры. Учет взаимосвязи пласто­ вых давлений и температур имеет важное значение при ана­ лизе геотермических условий, поскольку в зонах АВПД значение температур будут аномально низкими, что необ­ ходимо учитывать при расчетах геотермических градиен­ тов, анализе истории геотермического режима осадочного бассейна, а также прогнозировании фазового состояния УВ [15]. Для газонефтяной геологии важное значение имеют данные о палеотемпературах, существовавших на отдель­ ных этапах геологической истории изучаемого комплекса, позволяющие судить о степени катагенеза ОВ и характере 141

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

распределения зон нефтегазообразования. Методы расчета палеотемператур предложены многими исследователями. Для палеотемпературного градиента установлены более высокие значения в геологическом прошлом: каждые 50 млн. лет он бьш вьппе на 20%, чем в предыдущей вре­ менной точке отсчета. Это позволяет рассчитать значения палеоградиента в любой момент t временной шкалы с по­ мощью уравнения: Gt = Go х q"^'^, где ^ = 1,2 - основание степенной функции; t - время в млн. лет. Величина q для различньк нефтегазоносных бассейнов в пределах точности расчетов примерно одинакова и удовлетворительно отвеча­ ет качественным оценкам. Палеотемпература [Куриленко, 2004] на глубине для пласта i при /х-слойной толще для определенного отрезка времени определяется по формуле: Г=Г,,.+1Г,.Й,.,

где tcp. - среднегодовая температура воздуха в рассматри­ ваемый период времени (данные палеоклиматологии); hi - геотермический градиент стратиграфического комплек­ са в рассматриваемый период времени с учетом зависимо­ сти градиентов от плотности пород. Палеотемпературы, существовавшие на определенных стадиях формирования осадочных бассейнов, определяются также оптическими и геохимическими методами. Оптиче­ ским индикатором палеотемператур является отражательная способность витринита (ОСВ) - компоненты ископаемых углей. Установлено, что по мере увеличения нагрева (тем­ пературы) углей, от буроугольной до антрацитовой стадии, блеск полированной поверхности витринита в отраженном свете под микроскопом увеличивается. Величина интенсив142

Ч а с т ь Ш. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

ности отраженного света, замеренного в масле (/?о), получи­ ло название ОСВ. Выраженные в процентах (%) значения ОСВ и максимальные палеотемпературы показаны в табл. 7. Таблица 7 Значение О С В и максимальных палеотемператур Стадия 0 I II III IV V VI

ОСВ в масле Ro, % 0,37-0,48 0,50-0,62 0,65-0,87 0,90-1,17 1,25-1,56 1,61-1,98 2,04-2,15

Максимальная t, °С 70-90 95-120 ' 125-160 165-190 195-215 220-235 <235

Среди геохимических методов наиболее эффективным является метод Рок-Эвал, использующий значение парамет­ ра Гтах, который хорощо коррслирустся СО значснием ОСВ (табл. 8). Таблица 8 Уровни зрелости керогена по Гптх»

Пара­ метр ^тах> °С

Зона незре­ лого ОВ <435 <0,5

Главная зона нефтеоб­ разова­ ния 435-470 0,5-1,30

°С

и

ОСВ

Зона генера­ ции газокон­ денсата и жирных газов

Зона генерации сухих газов

470-500 1,30-2,05

>500 >2,05

143

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Палеотемпературу конкретного типа осадочного бас­ сейна можно определить по графикам зависимостей совре­ менной температуры от глубины погружения и возраста консолидации фундамента путем внесения соответствую­ щих поправок [7] за охлаждение по сравнению с более мо­ лодой складчатостью (рис. 10). 80

•

•

160

•

I

240

Т°С;

1 ^

Н(км)

Рис. 10. Связь температуры поверхности фундамента с глубиной его залегания, возрастом консолидации и временем последнего интенсивного прогибания: I - для регионов с разновозрастным основанием, испытавших интенсив­ ное прогибание в кайнозойское время; II - для регионов с протерозой­ ским и палеозойским фундаментами, не испытавших интенсивного про­ гибания в послемезозойское время; Ш - для регионов с протерозойским фундаментом, не испытавших интенсивного прогибания в послепалеозойское время; IV - для регионов с протерозойским фундаментом, не испытавших интенсивного прогибания с конца раннепалеозойского времени 144

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Сведения о палеогеотермическом режиме недр позво­ ляют судить о процессах нефтегазообразования и нефтега­ зонакопления в осадочной толще, так как температурные условия оказывают существенное влияние на степень пре­ образования ОВ, на фазовое состояние УВ и их миграцион­ ные свойства. Эмпирически обосновано, что значительные скопления нефти образуются, при прочих равных условиях, в тех бассей­ нах, где геотермический градиент составляет 2,5-5 °С/100 м и более. Кроме того, необходим высокий (40-80 м/млн. лет) темп накопления отложений, попавших в благоприятные условия образования УВ. В зависимости от геотермических условий в разрезе вьщеляется следующая катагенетическая зональность фор­ мирования У В: - п р и температуре до 50-60 °С образуются низкотем­ пературный метан, С О 2 и другие газы; - п р и температуре от 60 до 150-170 °С формируются жидкие УВ - это так назьшаемая главная зона нефтеобразо­ вания (ГЗН); - п р и температуре 150-250 °С формируются газообраз­ ные УВ, газоконденсат - главная зона газообразования (ГЗГ); - при температуре > 250 °С образуются неуглеводород­ ные газы (СО2, N2, H 2 S ) . Температура существенно влияет на физические свой­ ства флюидов - воды, нефти и газа. Учет этих свойств, ха­ рактерных для пластовых и поверхностных условий, необ­ ходим для подсчета запасов нефти и газа при разработке месторождений. С повышением температуры уменьшается плотность нефти, ее вязкость, происходят изменения в ее углевоводородном составе. Для газов характерно то, что с 145

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

понижением температуры до нуля и ниже образуются газо­ гидраты. Геотермические исследования проводятся также для выявления нефтегазоносных структур в комплексе с други­ ми исследованиями, что позволяет повьппать эффектив­ ность геолого-разведочных работ. В некоторых регионах наблюдается четкая корреляционная зависимость физикохимических свойств УВ от теплового режима недр. Она ус­ тановлена во многих регионах России (Предкавказье, За­ падная Сибирь), где обнаружены положительные геотерми­ ческие аномалии над залежами, превышающие фоновые значения на 8-10%. Вместе с тем, в других регионах поло­ жительные аномальные значения температур отмечаются и на непродуктивных структурах, что не позволяет рекомен­ довать геотермические аномалии в качестве прямых показа­ телей нефтегазоносности.

Контрольные вопросы 1. Какие факторы влияют на формирование теплового поля Земли? 2. Какова роль температуры на генерацию У В? 3. Как изменяется геотермический градиент в разно­ возрастных структурах земной коры и в зависимости от глубины фундамента? 4. Как определяется палеотемпература? 5. Каковы температурные границы существования жидких и газообразных УВ? 6. По каким значениям определяют фазовое состояние УВ по способу отражательной способности витринита и Рок-Эвал? 146

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

4.3.1.5. Гидрогеологический

фактор

нефтегазоносности

Гидрогеологические и палеогидрогеологические крите­ рии находят широкое применение при поисках нефти и газа и оценке прогнозных ресурсов [19]. Нефтегазопоисковая гидрогеология на основе изучения подземных вод, нефтега­ зоносных бассейнов решает следующие задачи: - в ы д е л е н и е в осадочном бассейне водоносных ком­ плексов и региональных водоупоров; - выявление гидрогазохимической, гидродинамической и геотермической зональности во времени и пространстве; - выявление палеогидрогеологических обстановок, бла­ гоприятных для нефтегазообразования, нефтегазонакопле­ ния и сохранения залежей нефти и газа; -выявление участков проявления аномальных значе­ ний отдельных гидрогеологических показателей, характера их связи друг с другом в пределах уже известных залежей нефти и газа; -определение комплекса поисковых гидрогеологиче­ ских критериев нефтегазоносности локальных объектов; - п р о г н о з нефтегазоносности по сумме гидрогеологи­ ческих данных. Гидрогеологические условия генерации, миграции, ак­ кумуляции, консервации нефти и газа специфичны для каж­ дого этапа литогенеза. При седиментогенезе подземные воды могут играть косвенную роль в накоплении на дне водоема определенных органических и минеральных компонентов, которые в даль­ нейшем могут обеспечивать нефтегенерационный потенци­ ал осадка. В диагенезе в иловых водных растворах происходит биохимическая переработка захороненных в осадках ОВ, 147

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

влияющая на нефтегенерационный потенциал. Катагенез охватывает большой период в существовании нефтегазома­ теринских пород. На подстадии протокатагенеза (ПК) водные растворы в нефтегазоматеринских породах играют роль сре­ ды для термокаталитических процессов изменения ОВ, по­ степенного созревания этих веществ для максимальной гене­ рации УВ, особенно газообразных (низкотемпературный газ). На подстадии мезокатагенеза, с которой связана главная фаза нефтеобразования, формируются дегидротационные (эллизионные) воды, высвобождающееся из кристаллогидратного состояния в глинистых минералах (прежде всего в монтмо­ риллоните). Эти воды и формирующиеся на их основе рас­ творы составляют важные элементы как среды, так и транс­ порта при миграции УВ из очагов образования последних. На подстадии апокатагенеза гидрогеологические фак­ торы также оказывают определенное влияние на генерацию газов. В начале этой подстадии эллизионные воды продол­ жают играть роль среды и эвакуатора при интенсивной эмиграции метана из материнских пород, что отвечает глав­ ной зоне газообразования. Позднее, с апокатогенезом, свя­ заны в основном процессы деструкции метана и образова­ ния неуглеводородных газов. На этапе гипергенеза гидрогеологические факторы от­ рицательно влияют на аккумуляцию и консервацию УВ (пе­ реформирование залежей, трансформация УВ в твердые би­ тумы). Подземные воды вместе с растворенными в них ве­ ществами являются основными факторами разрушения нефтяных и газовьгх залежей механическим, физико-хими­ ческим, химическим и биохимическими путями. Механическое разрушение залежей заключается в том, что нефть и газ зшосятся движущимися водами во взвешен­ ном состоянии и в составе многофазовых потоков. 148

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Физико-химическое разрушение УВ газов состоит в растворении их в воде при повышении пластового давления и температуры. Нефтяные залежи могут разрушаться в ре­ зультате химических реакций УВ с растворенными в водах кислородом и сульфатами, с образованием на контактах тя­ желых нефтей и битумов. Биохимическое разрушение У В связано с присутствием в воде бактерий. Процессы генерации и аккумуляции УВ в осадочном бассейне контролируются в значительной степени палеогидрогеологическим фактором. Эллизионный этап гидро­ геологической истории имеет место во время прогибания осадочного бассейна и накопления осадков в области про­ гибания. Области прогибания рассматриваются как потен­ циальные зоны нефтегазообразования, а области относи­ тельных поднятий, куда направлено движение флюидов, как зоны потенциального нефтегазонакопления. На эллизионных этапах формирования бассейна уплот­ нение осадков обусловливает эмиграцию УВ из нефтегазопроизводяпщх пород в коллекторы. Восстановительный ха­ рактер водных растворов препятствует химической дест­ рукции У В. На инфильтрационном этапе, при восходящих тектони­ ческих движениях, в результате поступления атмосферных вод в нефтегазоводоносные толщи, в последних может про­ исходить деструкция УВ, а при изменении структурного плана и переформирование залежей. При сравнительной оценке перспектив нефтегазоносно­ сти необходимо учитывать интенсивность и длительность во­ дообмена на всех этапах развития осадочного бассейна. Чем Bbmie интенсивность водообмена, тем вьппе перспективы нефтегазоносности изучаемого региона и особенно после формирования ловушек. Чем продолжительнее эллизионный 149

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторояодений нефти и газа

И более кратковременен инфильтрационный этапы после об­ разования залежей, тем благоприятнее (при прочих равных факторах) условия для формирования и консервации залежей нефти и газа. Водные растворы, с одной стороны, являются средой для миграции, а с другой - выступают как транспорт­ ный агент, определяюпщй миграцию и их аккумуляцию. Пер­ вичная миграция нефтяных УВ с водными растворами имеют масштабы, достаточные для формирования промьппленных скоплений. При миграции по коллекторам роль водной среды остается значительной, особенно в виде микроэмульсий. Выявление локальных поисковых объектов по ком­ плексу гидрогеологических критериев осуществляется по материалам полевых гидрогеологических съемок масштаба 1:25 ООО. Наиболее эффективны съемки по выходам по­ верхностных вод на территории с гумидным климатом. На территориях с аридным климатом съемки проводятся с по­ мощью неглубокого бурения и опробования первого от по­ верхности водоносного горизонта. Основными поисковыми гидрогеологическими показа­ телями нефтегазоносности являются: газовые, органогидрохимические, минерально-гидрохимические, гидроди­ намические, гидротермические и другие показатели, кото­ рые выявляются в результате гидрогеологических исследо­ ваний [19]. Гидрогеологические методы базируются на выявлении аномалий по результатам гидрогеологических съемок и ана­ лиза химического состава и свойств вод, растворенных в них органических и других соединений. Аномалии обу­ словлены миграцией и переходом химических элементов из залежей УВ в пластовые воды. Водорастворимые вещества (ВРОВ) являются состав­ ной частью подземных вод. Их источниками служат про150

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

дукты жизнедеятельности животных и растений, унаследо­ ванное ОВ горных пород, при катагенезе которого появля­ ются новые водорастворимые вещества вместе с эллизионными водами, залежи нефти и газа, поставляющие в пласто­ вые воды жидкие и газообразные УВ, а также техногенные процессы. Количество ВРОВ в подземных водах определяется минерализацией, типом вод и их рН, температурой, степе­ нью катагенеза РОВ пород, наличием залежей У В. Макси­ мальное количество ВРОВ наблюдается в маломинерализо­ ванных щелочньк водах, гидрокарбонатно-натриевого типа, а в рассолах хлоркальциевого типа их содержание уменьша­ ется. Состав ВРОВ весьма сложен и определяется их источ­ никами. Это различные водорастворимые органические ки­ слоты, азотистые и сернистые соединения, углеводороды (как газообразные - эфиры, метан, этан, пропан, бутан; так и жидкие - от бензола до аренов). В основе ВРОВ основным компонентом является орга­ нический углеводород (Сорг.), содержание которого колеб­ лется от 48 до 88% всей массы. Органический углерод под­ земных вод может входить в состав летучих (Смт.) и неле­ тучих компонентов. Последние подразделяются на битум­ ные (Сбит.) И небитумные (гумусовые) (Сгум.)- Общее коли­ чество углерода (Совщ.) равняется сумме летучих и нелету­ чих компонентов: Г

- С

+С

+С

Гидрогеохимические показатели нефтегазоносности под­ разделяются на прямые и косвенные. 151

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Прямьми показателями наличия скопления нефти и га­ за являются: - присутствие в подземных водах метана и его гомоло­ гов, которые прямо указывают на влияние залежей УВ на подземные воды; - повьппенное содержание в водах битумоидов, нафте­ новых кислот, бензола, толуола, ксилола, фенола, аммония, фосфора, брома и йода. Кроме того, по составу ВРОВ можно судить о фазовом состоянии УВ в залежи. Для залежей нефти характерно вы­ сокое содержание в водах Сбит., йода, нелетучих фенолов, нафтеновых кислот, высокий коэффициент битуминизации (Сбит.! Сцелет) •

Вода газоконденсатных залежей отличается высоким содержанием гомологов метана, летучих фенолов, низкомо­ лекулярных (жирных) кислот, высокими концентрациями бензола, толуола и аренов. В водах газовых залежей наблюдается повышенное со­ держание летучего углерода, высокое соотношение Слет, к Собщ.У^Спет.'шСбит., раВНЫС 15-30. По соотношению большого количества летучих компо­ нентов углерода к его общему составу (Стт. к Собщ) можно судить по «закрытости недр», а по высокому соотношению содержания йода к Сорг. - по степени восстановленности водных битумов. К косвенным показателям нефтегазоносности недр от­ носится общая минерализация и солевой состав вод. Уста­ новлено, что залежи нефти и газа ассоциируются с хлоркальциевыми водами повышенной минерализации. Появ­ ление в грунтовых водах данного солевого состава свиде­ тельствует о благоприятных условиях для сохранности за­ лежей У В. 152

Ч а с т ь Ш. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

К отрицательным показателям нефтегазоносности от­ носятся показатели биохимического и физико-химического взаимодействия залежей нефти и газа с пластовыми водами, отражающими условия их разрушения под действием окис­ лительно-восстановительных процессов. Результатом этого процесса является содержание в водах H 2 S , С О 2 , сульфатов и наличие окисляюпщх бактерий. Итоговыми графическими документами являются раз­ личные карты, схемы, характеризующие отдельные гидро­ геологические показатели, гидрогеологические разрезы и профили, корреляционные графики и схемы, необходимые для прогнозирования нефтегазоносности недр, выявления путей миграции УВ с пластовыми водами, установления возможных зон нефтегазонакопления и объектов для поста­ новки поискового бурения. Гидрогеологические исследова­ ния проводятся также в глубоких скважинах. Контрольные вопросы 1. Какова роль нефтегазопоисковой гидрогеологии в про­ гнозировании нефтегазоносных осадочных бассейнов при: - захоронении ОВ; - диагенезе ОВ; - катагенезе ОВ; - миграции УВ; - аккумуляции УВ; - сохранности залежей У В? 2. Как формируется эллизионный или инфильтрацион­ ный режимы осадочных бассейнов? 3. Почему эллизионный режим бассейна более благо­ приятен для формирования УВ? 4. Какие гидрогеологические показатели являются пря­ мыми для выявления залежей нефти и газа? 153

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

4.3.1.6. Критерии сохранности скоплений УВ При прогнозе нефтегазоносности изучаемой террито­ рии необходимо учитывать факторы, контролируюпще не только образование зон нефтегазонакопления, но и факто­ ры, контролирующие сохранность в них УВ. Положительными критериями для сохранности скопле­ ний УВ являются: - преимущественное развитие устойчивого прогибания; - преобладание эллизионных этапов водообмена в неф­ тегазоносных комплексах и относительно застойный гидро­ геологический режим; - н а л и ч и е хлоркальциевых и гидрокарбонатно-натриевых вод с высокой минерализацией; - развитие региональных и локальных ловушек, не рас­ крывшихся после образования в них скоплений УВ; - наличие в разрезе эффективных флюидоупоров. Таким образом, научно обоснованное прогнозирование перспектив нефтегазоносных территорий и зон нефтегазо­ накопления возможно только при комплексном изучении всей совокупности рассмотренных факторов и особенностей их изменений в пространстве и во времени.

4.3.1.7. Реконструкция процессов нефтегазообразования Синтез рассмотренных вьппе факторов, влияющих на процессы нефтегазообразования и нефтегазонакопления в осадочном бассейне, позволяет проследить историю форми­ рования структур, характер накопления и преобразования пород и органического вещества, геохимическую обстанов154

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

ку его формирования, геотемпературный режим, особенно­ сти формирования флюидальной системы и на этой основе осуп^ествить прогнозирование нефтегазоносности осадоч­ ного бассейна в целом или его частей. Катагенетические превращения ОВ, протекающие при изменениях температур от 60 до 350 °С, способствуют фор­ мированию как жидких, так и газообразных УВ. Исходя из фазового состава образующихся УВ, интенсивности генера­ ции, а также преобладающих факторов воздействия на ОВ, обусловленных стадийностью литогенеза, в разрезе осадоч­ ного бассейна вьщеляются определенные генетические зо­ ны, зависящие от типа органического вещества (типа керо­ гена) (см. рис. 9). Для количественного выражения катагенеза керогена используют «индексы» созревания: Ro - показатель отража­ тельной способности витринита; Тщах - тип максимальной температуры при пиролизе породы, по которым можно ус­ тановить количество генерированных УВ, тип скопления УВ и т. д.

4.3.1.8. Выявление положения очагов генерации УВ Очаги нефтегазообразования (НГО) в осадочном бас­ сейне возникают, когда первая (нижняя) из накопившихся материнских толщ оказывается на глубинах с благоприят­ ными термобарическими условиями, соответствующими главной зоне нефтеобразования (ГЗН) или главной зоне га­ зообразования (ГЗГ). В дальнейшем, по мере погружения и осадконакопления, положение и конфигурация очагов НГО Меняется, изменяется и объем входящих в них отложений, 155

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

интенсивность генерации и миграции УВ. Очаги НГО по­ степенно расширяются и могут образовьшать единый очаг. Положение ГЗН в разрезе осадочного бассейна и со­ временная верхняя граница его очага в достаточной степени уверенно устанавливается химико-битуминологическими, углепетрографическими и другими методами изучения неф­ тегазоматеринских отложений. Важно определить начало образования и вьщелить эпохи наибольшей интенсивности этого процесса, проследить изменение в пространственном положении (по площади и глубине) очага НГО. Для этого применяют простой информативный анализ истории по­ гружения нефтематеринских толщ, названный методом «модели прогрева». Этот метод дает возможность не только прогнозировать интервал осадочного разреза, находящегося в ГЗН (ГЗГ), но также определить длительность пребывания каждой нефтегазоматеринской толщи в условиях, опти­ мальных для нефтегазообразования. Для построения «моде­ ли прогрева» используется конкретный разрез скважины, образующий ось ординат. По оси абсцисс откладывается время в миллионах лет, отвечающее геологическому воз­ расту пород, слагающих разрез. Затем на график наносятся палеотектонические кривые, отражающие постепенное из­ менение глубины залегания отдельных стратиграфических комплексов, включая нефтегазоматеринские толщи, от на­ чала их образования до современного (рис. И ) . Так воссоз­ дается картина последовательного прохождения конкрет­ ными нефтегазоматеринскими толщами различных глубин­ ных интервалов и, следовательно, различных температур­ ных зон. На графике по оси ординат определяется темпера­ турный интервал, соответствующий главной зоне нефтеоб­ разования. Для этого используются как данные замеров со­ временной температуры в скважине, так и все известные 156

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

сведения о палеотемпературах. Для корректировки положе­ ния ГЗН необходимо учитьшать имеюпщеся геохимические, углепетрографические, литологические и другие показатели катагенеза пород и органического вещества получаемого в процессе изучения разреза скважины. Установлено [7, 15, 45], что в областях кайнозойского осадконакопления, па­ леотемпературы и катагенетическая зональность ОВ соот­ ветствуют современным температурам. В областях мезозой­ ского и кайнозойского прогибания современное распреде­ ление температур по разрезу не отвечает катагенетической зональности ОВ, так как палеотемпературы бьши выше со­ временных.

Рис. п . Пример построения модели прогрева материнских толщ

157

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

При ЭТОМ, чем древнее прогибание, тем больше раз­ ность между современными и палеотемпературами. Верх­ няя граница ГЗН вьщеляется на графике соответствующей изотермой (60 °С, что соответствует глубине около двух ки­ лометров при отсутствии другой информации). Нефтематеринские толщи, находящиеся ниже указанной изотермы, оказываются в очаге НГО. По «модели прогрева» можно установить начало вступления нефтегазоматеринских пород в очаг НГО, если спроецировать на ось абсцисс (временную шкалу) точку пересечения с верхней изотермой ГЗН кривой, соответствующей подошве генерирующей толщи. Точка пе­ ресечения кривой, отвечающая кровле производящей свиты, с нижней изотермой (150 °С), фиксирует время выхода свиты из ГЗН, тем самым определяется временной интервал интен­ сивной нефтегенерации в конкретном участке бассейна. При определении площади материнских толщ, входя­ щих в очаг НГО и находящихся в палеоочаге, необходимо исследовать все имеющиеся данные палеотектонических реконструкций, осуществляемых по результатам бурения и сейсмических исследований. Установление площади НГО возможно, если для рассматриваемых стадий развития бас­ сейна имеется серия палеотектонических профилей и осо­ бенно палеоструктурные карты кровли и подошвы каждой нефтематеринской толщи, на которые наносятся верхние и нижние изотермы (границы ГЗН). При совмещении палеоструктурных карт кровли и по­ дошвы нефтематеринских толщ вьщеляются участки, кото­ рые еще не вошли в ГЗН, находящиеся в ней или уже по­ павшие в ГЗГ. Контроль этих определений должен осуще­ ствляться по результатам степени катагенеза или стадии углефикации ОВ пород, отобранных в скважинах или в обна­ жениях. 158

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

На основе проводимых палеотектонических и палеогеотермических реконструкций создается последователь­ ный ряд схем, на которых прослеживается положение кон­ кретной материнской свиты в очаге НГО на каждой стадии развития бассейна. Так как в разрезе осадочного бассейна материнских толщ может быть несколько, то такой после­ довательный ряд схем составляется для каждой толщи по способу изопахического треугольника, а ряд схем назьшают эволюционным треугольником [44]. Использование «модели прогрева» правомочно только для тех бассейнов или их частей, где катагенетические из­ менения ОВ происходили и происходят под воздействием нормального геотемпературного поля. Из анализа необхо­ димо исключить: - зоны, близкие к областям интенсивного складкообра­ зования, где уровень катагенеза ОВ может определяться со­ четанием нескольких факторов, а не только температурой; - з о н ы , где в осадочной толще имеются длительные и многократные перерьшы в осадконакоплении, затрудняю­ щие реконструкцию динамики прогибания и прогрева неф­ тегазоматеринских толщ. Многие исследователи [17, 44] отмечают, что темпера­ турный, а следовательно, и глубинный интервалы главной зоны нефтеобразования распшряются при значительных (лавинных) скоростях осадконакопления (>1(Ю м/млн. лет), а также при наличии сверхгидростатических давлений в осадочной толще. Следовательно, критическая глубина ге­ нерации нефти и переход ее в газовую фазу в этих областях может находиться в интервале глубин от 4 до 7 км, а темпе­ ратурный барьер оценивается в пределах 180-200 °С. Об этом свидетельствуют открытия залежей нефти в бассейнах Прикаспия, Калифорнии, Предкавказья и др. 159

Бурцев М.И. Поиски и разведка местороадений нефти и газа

Формирование нефтегазовых скоплений определяется соотношением зон возможного нефтегазонакопления и оча­ гов нефтегазообразования. Вьщеляют три типа их соотно­ шения в пространстве: совмещенный - зоны располагаются внутри очага, периферийный - зоны приурочены к окраин­ ным частям очага, разобщенный - зоны находятся вне очага. Этими соотношениями определяется одностороннее или всестороннее питание ловушек. Зоны возможного нефтегазонакопления могут быть сформированы как до начала интенсивного образования УВ, так и одновременно с генерацией УВ или после того, как в нефтематеринских толщах прекратилась генерация. Зоны нефтегазообразования совмещенного типа, сформировав­ шиеся до и одновременно с образованием зональных и ло­ кальных ловушек, представляют наибольший интерес с точ­ ки зрения перспектив нефтегазоносности, особенно по сравнению с зонами разобщенного типа постгенерационно­ го формирования ловушек. Месторождения группируются в пределах очага или непосредственно над ним. К очагу тяготеют скопления УВ, на положение, форму и размеры которых основное значе­ ние оказывает тектонический фактор. Историко-генетические условия формирования скоплений позволяют опреде­ лить стратиграфический объем разреза и площади с воз­ можно максимальной нефтегазоностью, обосновать раз­ дельное прогнозирование фазового состояния флюидов, рекомендовать первоочередные объекты поисково-разве­ дочных работ. Миграция углеводородов из материнских толщ по про­ ницаемым слоям к местам скопления детально освещалось во многих работах (А.А. Бакирова, И.О. Брода, И.В. Высоц­ кого и др.). 160

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Первичная миграция (эмиграция) осуществляется под действием на материнскую толщу температуры и давления в виде ионньЕХ или коллоидных растворов в воде, а также в газовой фазе. Растворимость УВ в воде в диапазоне темпе­ ратурной зоны 70-180 °С составляет 100-1000 г/см^. В этом же интервале наблюдается максимальный отжим воды с УВ из материнской толщи. Газовая миграция начинается с глу­ бины 3,5-4 км. Если отжатие воды происходило до интенсивной гене­ рации УВ, то это вызывает затрудненность их миграции из материнской толщи. Для миграции УВ большое значение имеет строение раз­ реза, особенно характер переслаивания материнских толщ с коллекторскими породами. Лучшими условиями для мигра­ ции является последовательность снизу вверх - нефтепродуцирующая, коллекторская и флюидоупорная толща. Дру­ гая последовательность или затрудняет, или исключает пер­ вичную миграцию УВ из генерируюпщх толщ. Однако в мощных глинистых толщах часто вьщеляются аномально разуплотненные слои глин, характеризующиеся увеличен­ ной пористостью и проницаемостью по сравнению с окру­ жающими глинистыми породами, что позволяет считать их нетрадиционными коллекторами. Внутрирезервуарная миграция (вторичная) предопреде­ ляется наличием путей миграции к местам их скоплений. Различают вертикальную и латеральную миграцию. Верти­ кальная происходит поперек напластования по трещинам и зонам нарушения сплошности пластов. При латеральной миграции путями перемещения являются коллекторские толщи. Условиями миграции УВ во многом определяется пористостью и проницаемостью коллекторов. Их величина зависит от первичных характеристик (минеральный состав, 161

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

фациальные условия накопления, значения РН норовых вод, структурные и текстурные особенности и др.) пород кол­ лекторских горизонтов и от последующих (вторичных), воздействия различных факторов литогенеза, определяю­ щих характер и уровень происходящих изменений в коллек­ торах. В вертикальном разрезе осадочной толщи вьщеляются 3 зоны коллекторов: верхняя, средняя и нижняя. В верхней зоне преобладают породы с первичными емкостно-фильтрационными свойствами (ФЭС), сформиро­ вавшиеся на стадиях седименто- и диагенеза, не изменяю­ щиеся на значительньк площадях, что обеспечивает воз­ можность для латеральных перемещений флюидов. В средней зоне в ходе катагенетических изменений (растворение, замещение, цементация) возникают участки вторичной повьппенной пористости и проницаемости и вследствие латеральной неоднородности, ФЭС сохраняются или даже улучшаются на одних участках, а на других ухуд­ шаются, что затрудняет латеральную миграцию и преобла­ дающей становится вертикальная миграция. В нижней зоне, в условиях начала литогенеза улучше­ ние ФЭС происходит в результате широкого развития тре­ щиноватости, что способствует избирательной вертикаль­ ной миграции флюидов.

Контрольные вопросы 1. Что представляет

собой очаг

нефтегазообразова­

ния? 2. По каким данным строят «модель прогрева» ОВ? 3. Где формируются очаги нефтегазоносности? 162

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

4. На каких графических документах можно просле­ дить формирование и разрастание очагов нефтеобразова­ ния? 5. На основе каких графических документов строят карты перспектив нефтегазоносности? 6. Какие земли выделяются по степени перспективно­ сти?

4.3.2. Количественная

оценка прогнозных

ресурсов

Для долгосрочного прогноза нефтегазоносности недос­ таточно изучения осадочного бассейна или его части, необ­ ходимо оценить потенциальные ресурсы нефти и газа. Под начальными потенциальными геологическими ресурсами понимают общее количество УВ, содержащихся в недрах бассейна или его объекта до начала эксплуатации. В настоящее время используются три основные метода потенциальной оценки ресурсов недр: сравнительно-геоло­ гический, объемно-стратиграфический и объемно-генети­ ческий [44]. Сравнительно-геологический метод наиболее широко используется для оценки слабоизученных территорий на основе аналогии районов с известной промьппленной неф­ тегазоносностью или хорошо изученньгУ1и геолого-геофизи­ ческими методами. Этот метод включает два способа коли­ чественного прогноза нефтегазоносности - геологический способ и способ многомерного математического моделиро­ вания процессов нефтегазообразования и нефтегазонакоп­ ления. Общим для них является применение принципов аналогии, в соответствии с которыми определяются количе­ ственные меры сходства между эталонньпли и расчетными 163

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

объектами. Расчет ресурсов производится раздельно по всем нефтегазоносным и перспективным комплексам в дан­ ном регионе. В геологических способах сравнительных гео­ логических аналогий количественно анализирзоот небольшое число (5-6) геолого-геофизических переменных. Среди гео­ логических способов вьщеляются (по Н.И. Буялову, В.Г. Ва­ сильеву и др., 1962): прогноз ресурсов по удельным плотно­ стям запасов на единицу площади, на единицу объема и по запасам, приходящимся на осредненную структуру. Сущ­ ность геологических способов заключается в сравнении расчетного и хорошо изученного эталонного участков и пе­ реносе удельной плотности ресурсов с эталонного на рас­ четный участок с учетом изменения (поправок) основных информационных параметров нефтегазонакоплений. По­ правка на изменение параметров определяется как отноше­ ние его значений на расчетном и эталонном участках. Свод­ ный коэффициент (коэффициент аналогии) между этими участками представляет собой произведение всех попра­ вочных коэффициентов. Начальные суммарные ресурсы (НСР) расчетного уча­ стка при оценке способом по удельным плотностям запасов на единицу площади определяются по формуле:

где Рэ - удельная плотность начальных запасов УВ на еди­ ницу площади эталонного участка, млн. т/км^, млрд. м^/км^; Sp — площадь расчетного участка; Кан. - коэффициент аналогии. Для определения удельной плотности начальных запа­ сов в пределах эталона используется сумма начальных раз­ веданных запасов, предварительно оцененных запасов с 164

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

учетом коэффициента их подтверждаемости, а в отдельных случаях и перспективных ресурсов (если эталон не разве­ дан)

- — - площадь определяется по контуру эталонно-

го участка Оценка НСР способом прогноза ресурсов по удельным плотностям запасов на единицу объема рассчитывают по формуле:

где

- удельная на единицу объема плотность начальньгх

запасов эталонного участка, млн. т/км^, млрд. м^/км^; Yр - общий объем оцениваемых пород расчетного участка, км^. По этому способу можно производить расчеты, исполь­ зуя вместо общего объема пород оцениваемого комплекса только объем пород-коллекторов. Начальные суммарные ресурсы, определяемые по запа­ сам, приходящимся на осредненную структуру, применимы только для оценки ресурсов, связанных с антиклинальными поднятиями. Оценка ресурсов этим способом производится по формуле: Qp

— Лр'

Qacmp. ' ^дост.

'

^сш.'

где Г}р - предполагаемое количество структур на расчетном участке (в том числе находящихся в бурении, подготовлен­ ных и выявленных); Частр. - средние запасы, приходящиеся на одну структуру эталонного участка, определяемые путем деления суммы 165

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

начальных запасов месторождений на количество открытых на эталоне месторождений; Кдост- - коэффициент достоверности ресурсов категории Сз на эталоне; Ка„. - коэффициент аналогии, учитывающий главным обра­ зом изменение структурного фактора - амплитуд и средних размеров структур, степени заполнения ловушек и других параметров - на расчетном участке в сравнении с эталоном. Основные погрешности при этом способе определяют­ ся существенными различиями в размерах структур, нерав­ номерным их распределением по площади, широким диапа­ зоном величины концентрации запасов залежей в оценивае­ мом комплексе. При оценке прогнозных ресурсов способами многомер­ ного математического моделирования процессов нефтегазо­ образования и нефтегазонакопления одновременно анали­ зируется большой объем геолого-геофизической и геохими­ ческой информации - до 50 параметров в пределах одной оценочной площади. В состав этой группы включены спо­ собы с использованием кластер-анализа, регрессионного и факторного анализов, с применением препарата распозна­ вания образов, способ прямого математического моделиро­ вания перспектив нефтегазоносности. Принцип аналогии заключается в определении по эталонной выборке долевого участия большого числа параметров формирования величи­ ны плотности ресурсов и переносе ее на расчетные участки. Полное исследование подобной информации возможно только с использованием ЭВМ. Объемно-генетический метод оценки ресурсов исполь­ зует прямой расчет общих количеств нефти и газа в недрах по данным о количестве, составе и степени катагенеза ОВ. Масса УВ, сконцентрированная в оцениваемом объекте про166

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

гноза, определяется как разница между количеством УВ, мигрировавших из исходной массы ОВ, и потерями УВ при миграции от очага генерации до объекта первичной аккуму­ ляции и в результате расформирования первичных скопле­ ний и рассеивания. Для расчетов необходимо иметь данные о массе и рас­ пределении различных типов ОВ в породах, доля остаточ­ ного битумоида в породах, палеотемпературах и палеоглубинах осадочных толщ в бассейне, о количестве жидких и газообразных УВ, рассеявшихся при миграции в породах и пластовых водах. В настоящее время существует несколько модификаций этого метода. Неразведанные суммарные ресурсы для нефти опреде­ ляются по формуле:

i=l

а для газа - по формуле: Qp=rjK,-K,-±VrOB:-fi^-Q,, где Qfj - объем естественных потерь УВ из сформированньпс залежей; 77 - средняя плотность пород, т/м^; - коэффициент аккумуляции; - коэффициент эмиграции для ГФН; - коэффициент эмиграции для ГФГ; V, - объем потенциальной нефтегазоматеринской толщи в пределах вьщеленной зоны катагенеза; 167

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

ОВ" - средневзвешенная концентрация ОВ сапропелевого типа в породе, вес %; OBJ - то же для ОВ гумусового типа; /3^ - битумоидный коэффициент, % от ОВ. Наиболее достоверным при этом методе оценки являет­ ся определение количества эмигрировавших УВ. Критерии оценки коэффициентов аккумуляции и потерь УВ ненадеж­ ны, в связи с этим этот метод оценки применяется в качест­ ве контрольного и характеризует максимально возможные объемы ресурсов нефти и газа в оцениваемом объекте. Объемно-статистический метод оценки ресурсов осно­ ван на эмпирически установленной зависимости геологиче­ ских НСР УВ от объема осадочного чехла оцениваемого объекта. В простейшем виде: Q.=KV, где Q - геологическая НСР УВ; К - объем осадочного выполнения; V - объемная плотность ресурсов. Имеется ряд формул, описывающих эту зависимость для бассейнов с различньм объемом осадочного вьшолнения. Для оценки ресурсов с объемом менее 3 млн. км^ А.Э. Конторовичем, М.С. Моделевским и А.А. Трофимуком на осно­ ве анализа осадочных бассейнов мира рекомендована фор­ мула: LnQn = 1 , 1 9 1 п У - 6 , 4 7 . Ресурсы бассейнов с объемом более 3 млн. км^ предло­ жено оценивать по формуле: 168

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Qjj = 63,33 [ e x p ( l , 3 x l 0 ^ x v ) - l Современные модификации объемно-статистического метода предусматривают одновременно с оценкой геологи­ ческих НСР УВ бассейнов прогноз объемов в различных интервалах глубин, оценку ресурсов жидких и газообразных УВ, определение доли ресурсов крупных месторождений и других показателей, характеризующих качественную струк­ туру ресурсов. Другим методом оценки НСР является экспертный ме­ тод, основанный на использовании опыта, знаний, интуиции одного или групп крупных специалистов. Для повышения точности количественного прогноза обязательно одновре­ менное использование комплекса методов и способов оцен­ ки и вероятное представление результатов прогноза. Определение нефтегенерационного потенциала ОВ по­ род слабоизученного осадочного бассейна по небольшому количеству глубоких скважин представляет научный и прак­ тический интерес. Показатель нефтегенерационного потен­ циала (П°^) определяется количеством нефти, которое спо­ собно генерировать РОВ породы в диапазоне шкалы катаге­ неза от H K i до А К ь Этот потенциал определяется типом и количеством ОВ, содержащихся в нефтегазоматеринских породах, а также степени их катагенеза. Керогены I и I I ти­ пов обладают высоким потенциалом по сравнению с керогеном Ш типа, особенно при высокой его концентрации в породе. С ростом термической зрелости ОВ нефтегенераци­ онный потенциал уменьшается, поэтому вьщеляют остаточ­ ный потенциал (П^^ост.) как разницу между исходным и реализованным потенциалами ОВ. Более точно нефтегазогенерационный потенциал опре­ деляется по методу Рок-Эвал, этот потенциал определяется 169

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

ПО значениям S2 и Ш. По мере роста катагенеза и значений 7*тах УВ ресурсы истощаются, определяемое по снижению величины индекса водорода (Ш). Степень истощения опре­ деляется по формуле:

где /Яр - исходный водородный индекс керогена ОВ в на­ чале катагенеза; /Я^ - водородный индекс керогена ОВ на современной стадии катагенеза ОВ. Значение /Яд связано с типом ОВ. Для керогена I типа величина

/Яд

превьппает 600 мг УВ/г

Сорг.;

для П типа 500-

250 мг УВ/г Сорг.; Ш тип - меньше 250 мг УВ/г СоргПараметры Рок-Эвал используются также за рубежом для подсчета прогнозных ресурсов нефти. На первом этапе определяется индекс генерационного потенциала ОВ (Isp) по формуле:

1000 где Hq - мощность нефтематеринской тощи, м; 5j -t- ^2 - реализованный и остаточный потенциал, кг/т по­ роды; 3 3 р - плотность материнской породы, т/м (в среднем 2,5 т/м ). По разным бассейнам мира величина Isp колеблется от 1 до 65 т/м^. При величине Isp более 10 бассейн считается высокоперспективным, при Isp = 5-10 - перспективным, а 170

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

при Isp менее 5 - отсутствие промьппленных месторожде­ ний. Однако в интервалах ниже «нефтяного окна» исполь­ зование этого параметра приводит к опшбочным выводам. На втором этапе прогнозные ресурсы определяются по формуле:

где Q - площадь развития нефтематеринских толщ, м^. Более точно прогнозные ресурсы нефти подсчитывают­ ся с учетом реализованного генерационного потенциала Si и путем определения индекса генерации нефти (Log):

*

1000

а прогнозные ресурсы - по формуле:

^

1000

4.3.3. Построение карт перспектив нефтегазоносности Результатом исследований по оценке перспектив неф­ тегазоносности осадочного бассейна является карта пер­ спектив нефтегазоносности, которая служит основным гео­ логическим документом для определения дальнейших на­ правлений геолого-геофизических исследований для обна­ ружения новых скоплений УВ. Перспективы нефтегазоносности оцениваются по сте­ пени проявления процессов генерации, миграции и аккуму171

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

ляции этих УВ с образованием скоплений, а также процес­ сов их возможного разрушения в ходе геологического раз­ вития осадочного бассейна. Карты перспектив представляют собой итог исследова­ ний определенных факторов, влияющих на нефтегазонос­ ность изучаемой территории. В зависимости от вида иссле­ дований различают карты перспектив по общегеологиче­ ским данным, изучению нефтегенерационого потенциала, геохимическим, гидрогеологическим показателям, раздель­ ному прогнозу нефти, газа, конденсата отдельно взятого литолого-стратиграфического комплекса определенного воз­ раста. Сводные карты перспектив строятся по нескольким исходным данньш[ и должны содержать информацию по всем участвующим в оценке комплексам. Главное содержание карты перспектив нефтегазонос­ ности - разделение территории или акватории на участки по степени перспективности. Вьщеляют территории с доказан­ ной нефтегазоносностью, высокоперспективные, перспек­ тивные, малоперспективные и бесперспективные. Участки территории, слабо освещенные фактическим материалом, относят к землям с невыясненными перспективами. При отнесении земель к различным категориям учиты­ вается возможность генерации УВ в исследуемых отложе­ ниях (наличие очагов нефтегазообразования, в которых на­ ходились или находятся породы с генерационным потен­ циалом УВ), возможность миграции образующихся УВ в природные резервуары, сложенные коллекторами и флюидоупорами. Карты перспектив строятся на тектонической основе, дополняемые картами мощностей изучаемого комплекса. Соотношение коллекторов и флюидоупоров играет большую роль в оценке перспектив нефтегазоносности. Оно 172

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

оценивается как благоприятное, если те и другие разновид­ ности имеют достаточно высокое качество, причем флюидоупоры перекрывают коллекторские толпщ. Если же один из составляющих типов пород оказьшается низкокачествен­ ным, то качество другого уже не может обеспечить нефтега­ зоносность всей толщи. Наличие хороших флюидоупоров позволяет надеяться на обнаружение литологически огра­ ниченных ловушек (шнурковых, баровых). На картах отме­ чаются установленные или предполагаемые зоны нефтега­ зонакопления, связанные с крупными поднятиями, валами, зонами развития рифогенных образований, с выклинивани­ ем или стратиграфическим срезанием перспективных отло­ жений, а также с разломами, обеспечивающими тектониче­ ское экранирование природных резервуаров на моноклина­ лях, а также локальные ловушки и залежи УВ. При этом к высокоперспективным зонам нефтегазона­ копления, при прочих благоприятных для нефтегазоносно­ сти условиях, относят крупные поднятия, характеризую­ щиеся унаследованным развитием, сформированные до на­ чала генерации УВ.

Контрольные вопросы /. Что представляет собой очаг нефтегазообразования? 2. По каким данным строят «модель прогрева» ОВ? 3. Где формируются очаги нефтегазоносности? 4. На каких графических документах можно проследить формирование и разрастание очагов нефтеобразования? 5. На основе каких графических документов строят карты перспектив нефтегазоносности? 6. Какие земли выделяются по степени перспективности? 173

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Глава 5 ПОИСКОВО-ОЦЕНОЧНЫЙ ЭТАП Цель поисково-оценочного этапа - обнаружение новых месторождений нефти и газа или новых залежей на ранее открытых месторождениях и оценка их промьппленной зна­ чимости с предварительной оценкой их запасов по катего­ рии Сг и частично С\. Геолого-разведочные исследования на данном этапе проводятся по лицензии на геологическое изучение недр, дающей право на проведение поисков и оценку месторождений (залежей) или по совмещенной ли­ цензии на поиск, разведку, добычу УВ. Поисково-оценочный этап подразделяется на стадию выявление и подготовку объектов к поисковому бурению и стадию поисков и оценки месторождений (залежей).

5.1. Стадия выявления и подготовки ловушек Стадия выявления и подготовки ловушек к поисковому бурению, в свою очередь, подразделяется на две подстадии: выявление объектов и подготовка объектов.

5.1.1. Выявление антиклинальных

ловушек

Подстадия выявления имеет своей целью обнаружение перспективных ловушек с оценкой прогнозных ресурсов УВ по категориям D i и Т>г для последующей подготовки их к поисковому бурению. Перспективные на нефть и газ ло­ вушки выявляют или по результатам интерпретации данных 174

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

региональных геолого-геофизических и геохимических ис­ следований, или по результатам ревизии и переинтерпрета­ ции, проведенных ранее геолого-геофизических исследова­ ний, по новым более совершенным методикам. Объектами выявления ловушек могут бьггь или новые перспективные территории в пределах возможных зон нефтегазонакопле­ ния, или районы с установленной промьпиленной нефтега­ зоносностью. Поиски ловушек в новых перспективных зонах нефте­ газонакопления первоначально ориентируют на наиболее доступные структурные этажи и крупные локальные струк­ туры. По мере исчерпания крупных контрастных антикли­ нальных структур работы ориентируют на малоамплитуд­ ные локальные поднятия и различного рода неантиклиналь­ ные ловушки (НАЛ) - рифы, зоны литологического вьпсли­ нивания, замещения, погребенные эрозионные выступы, песчаные тела и др. Типовой комплекс работ по выявлению ловушек вклю­ чает: 1. Дешифрирование материалов АФС и КС локального и детального уровней генерации. 2. Структурно-геоморфологическую и структурногеологическую, геохимическую, гидрогеологическую съем­ ки масштабов 1:100 ООО и 1:50 ООО. 3. Комплекс геофизических исследований, состоящий из грави-, электро- и магниторазведки, в различных моди­ фикациях масштабов 1:100 ООО и 1:50 ООО. 4. Сейсморазведочные работы MOB, МОГТ, КМПВ по отдельным региональным профилям. 5. Специализированные исследования и работы по про­ гнозу геологического разреза (ПГР) и прямым поискам с целью выявления аномалий типа «залежь» (АТЗ). 175

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

6. Бурение структурных и параметрических скважин. Под выявленными объектами следует понимать раз­ личные антиклинальные перегибы отражающих горизонтов на редкой сети сейсмических профилей, а также локальные гравитационные, магнитные, электрические, геохимические и другие аномалии, связь которых с локальными объектами подтверждается сейсмическим профилем или структурными скважинами. В связи с этим фонд выявленных ловушек по перспек­ тивным зонам нефтегазонакопления включает самые раз­ личные по типу, размерам и достоверности антиклинальные перегибы и различные аномалии. Из имеющегося фонда вы­ явленных ловушек выбираются наиболее перспективные для подготовки их к поисковому бурению, для которых осуществляется подсчет прогнозных ресурсов по категори­ ям D i и D2. К перспективным относятся те ловушки, кото­ рые тяготеют к установленным и возможным зонам нефте­ газонакопления, а также характеризуются благоприятными для района геолого-экономическими предпосьшками ввода их в последующем в поисковое бзфсние.

5.1.2. Подготовка антиклинальных

ловушек

Подстадия подготовки объектов имеет цель значитель­ но повысить достоверность строения ловушек, рекомендуем ь к к поисковому бурению. Подавляющая часть выявлен­ ных ловушек различного типа подготавливается к бурению геофизическими методами, особенно сейсморазведкой MOB, МОГТ масштабов 1:500 00 и 1:25 ООО, ВСП. Плотность сети сейсмических профилей при детальных работах зависит от размеров подготавливаемьгх ловушек и 176

Ч а с т ь Ш. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

ИХ амплитуд и составляет от 0,7 до 3 пог. км профилей на 1 км^ площади. По мере изучения района поисковая и детальная сетки профилей становятся плотнее из-за необходимости подго­ товки все более мелких ловушек и неантиклинальных объ­ ектов. В типовой комплекс по подготовке выявленных объ­ ектов к поисковому б)фению включают также дешифриро­ вание материалов аэрофото- и космических съемок локаль­ ного и детального уровня генерализации, структурногеоморфологические съемки и специализированные работы и исследования по прогнозу геологического разреза и выяв­ лению аномалий типа «залежь» (АТЗ), а в сложных сейсмогеологических условиях - объемную сейсморазведку 3D и бурение глубоких параметрических скважин. Перспективные ловушки осадочной толщи характери­ зуются большим многообразием, среди которых многими исследователями [Бакиров и др., 1987] выделяются пять ге­ нетических классов: структурный, лито логический, страти­ графический, рифогенный и смешанный. Мировой практикой нефтегазопоисковых работ доказа­ но, что подавляющее большинство залежей нефти и газа от­ крыто в ловушках структурного типа (68%). Доля залежей в неструктурных ловушках составляет не более 5%, а на ком­ бинированные ловушки приходится 27%. Из приведенных данных следует, что прирост запасов нефти и газа на бли­ жайшую перспективу будет связан с открытием залежей УВ в антиклинальных ловушках, хотя доля открьггий залежей в неантиклинальных ловушках будет увеличиваться. Подготовка ловушек антиклинального типа к поиско­ вому бурению заключается в построении структурной кар­ ты по кровле перспективного горизонта или опорного отра­ жающего горизонта, вьщеляемого в разрезе перспективного 177

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

комплекса или вышезалегающих отложений. Подготовлен­ ной к поисковому бурению считается та антиклинальная ловушка, для которой рациональньв! для данного района комплексом геолого-геофизических и геохимических мето­ дов достоверно установлены основные черты строения. К ним относятся: размеры и амплитуда, структурные особен­ ности (плановое и гипсометрическое положение свода, крыльев и переклиналей, осложнение пликативами и дизъюнктивами), степень герметичности покрышек и т. д. Качественные критерии подготовки ловушки, по дан­ ным Н.Я. Купина, определяются тремя основными показа­ телями: ее объемом, глубиной освещения разреза, степенью кондиционности. Объем антиклинальной ловушки определяет возмож­ ную величину залежи нефти и газа. Он зависит от коллек­ торских свойств, мощности продуктивных горизонтов, площади и амплитуды поднятия. В большинстве случаев определенное значение имеет площадь локальной струк­ туры. Площадь ловушки определяется по контуру изогипсы с отметкой Н = Но + С/2, где Но - отметка предельно глубо­ кой замкнутой изогипсы, а С - соответствующее точности и принятое на структурной карте технически обоснованное сечение изогипс. К крупным ловушкам относятся поднятия площадью более 50 км , к средним - от 10 до 50 км , к не­ большим - от 5 до 10 км^, к мелким - менее 5 км^. Достоверность подготовки ловушек зависит в основном от разрешающей способности сейсморазведки, погрешность которой в наиболее благоприятных геолого-сейсмических ус­ ловиях оценивается по соотношению Е = 0,0 Ш , где Е - по­ грешность подготовки, Я - глубина залегания отражающего горизонта, а сечение изолиний структурной карты: А = 0,5Е. 178

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Если антиклинальная структура изображена на струк­ турной карте одной изолинией, то ее надежность Ра = 0,3; если двумя - Ра = 0,6; если тремя - Ра ~ 0,9; если четырь­ м я - Р а ~ 1. Недостаточная степень надежности структурных лову­ шек приводит к необходимости бурения лишних поисковых скважин, часто в неоптимальных условиях, что в значи­ тельной мере снижает эффективность поисково-разведоч­ ного процесса. Статистика показьшает, что примерно 30% антиклинальных структур не подтверждается бурением, особенно в сложно построенных регионах, в условиях не­ совпадения структурных планов. В этих условиях для обос­ нования степени подготовленности структур к поисковому бурению используют данные сопоставления результатов всех видов геолого-геофизических исследований, допол­ няющие структурные карты по целевым горизонтам. Совокупность выявленных и подготовленных структур по состоянию на 1 января текущего года образуют фонд вы­ явленных и фонд подготовленных структур к поисковому бурению. Подготовленные структуры до ввода в поисковое бурение классифицируются по размерам: площади, ампли­ туде и по перспективным рес)фсам (Di или D 2 ) . Выбор наиболее перспективной антиклинальной ло­ вушки осуществляется по значимости выявленных локали­ зованных ресурсов. Оценка локализованных ресурсов подготовленных ло­ кальных поднятий в пределах новых перспективных в нефте­ газоносном отношении районах вьшолняется на основе ана­ лиза, геологической модели ловуппси (структурная карта по опорному отражающему горизонту, профильный разрез) с использованием имеюпщхся данных параметрического буре­ ния и информации о наличии аномалий типа «залежь» (АТЗ). 179

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Оценка локализованных ресурсов категории D i в ло­ вушках структур, выявленных в пределах старых, хорошо изученных нефтегазодобывающих районов, осуществляется по аналогии с изученными скоплениями нефти и газа, рас­ положенными в пределах той же литолого-фациальной зо­ ны, с учетом условий их формирования и размещения отно­ сительно очагов нефтегазообразования. Для подсчета лока­ лизованных ресурсов необходимо иметь объемное пред­ ставление о строении предполагаемой залежи, т. е. ее геоло­ гическую модель. Залежи УВ в пластовом резервуаре обособляются в геологическом пространстве флюидоупором сверху и по­ верхностью водонефтяного или газоводяного контактов. Эти поверхности одаозначно определяют геометрию залежи и в совокупности с другими параметрами обеспечивают подсчет локализованных ресурсов нефти и газа. Верхняя поверхность предполагаемой залежи определяется по струк­ турной карте возможно продуктивного горизонта, постро­ енной по данным сейсморазведки. В практике нефтегазопо­ исковых работ часто опорный отражающий горизонт не совпадает с перспективным горизонтом. Если отражающий горизонт находится ниже перспективного, то структурную карту перспективного горизонта можно построить с учетом существующей закономерности, связывающей абсолютные глубины залегания на изучаемой территории: Н„ = аНот + h, где Нот и Ял - абсолютные глубины залегания поверхности отражающего и перспективного горизонтов; h и а - коэф­ фициенты, показьшающие изменение мощности и вьшолаживания структзфы вверх по разрезу. Величины коэффици­ ентов определяют по графикам соотношения абсолютных глубин залегания изучаемых горизонтов в пределах зоны нефтегазонакопления. 180

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Нижняя граница предполагаемой залежи определяется поверхностью ВНК (ГВК). Положение этой границы про­ гнозируется осреднением данных соседних залежей по про­ фильному разрезу, используя метод аналогий или путем по­ строения карт: изоконтактов ВНК (ГВК) и структурных по кровле продуктивного пласта. После совмещения этих карт и сопоставления гипсо­ метрического уровня изоконтактов с амплитудами кровли ловущки вьщеляются три группы: 1) перспективная - кровля ловушки выше предполагае­ мого ВНК (ГВК); 2) не перспективная - кровля ниже предполагаемого ВНК (ГВК); 3) с неясной продуктивностью - кровля совпадает с изоконтактом (в пределах разрешающей способности сейс­ моразведки). Другие параметры, необходимые для подсчета ресурсов по категории D i , определяются по материалам соседних за­ лежей, расположенных в единой зоне нефтегазонакопления. 5.1.3. Выявление и подготовка поисковых в солянокупольных областях

объектов

Выявление и подготовка поисковых объектов в соляно­ купольных осадочных бассейнах, сложенных тремя струк­ турными этажами (надсолевым, соленосным и подсолевым), имеет специфические особенности. Поисковыми объектами являются ловущки антиклинального типа, облекающие со­ ляные купола, ловущки примьпсания к крупным объектам соли, а также ловушки антиклинального и рифогенного ти­ па подсолевого этажа. 181

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Выявление соляных куполов осуществляется комплек­ сом геофизических методов: гравиразведкой - по отрица­ тельным значениям аномалий силы тяжести, вызванных де­ фицитом плотности соли по сравнению с вмещаюпщми по­ родами; электроразведкой - в связи с резким отличием электрического сопротивления соли по отнощению к вме­ щающим отложениям и особенно сейсморазведкой МОГТ и КМПВ - в связи с тем, что соленосная толща обладает по­ вышенными скоростями распространения сейсмических волн. Соляные купола как однородная толща отчетливо ре­ гистрируются на сейсмических временных разрезах по ха­ рактерным сейсмофациям: по отсутствию отражений внут­ ри соляного купола, по прекращению прослеживания отра­ жений у стенок купола и отражений, огибающих купол, и почти горизонтальных, подстилающих этот купол (рис. 12).

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Подготовка локальных объектов к началу бурения в надсолевом комплексе осуществляется по методике, анало­ гичной подготовке антиклинальных ловушек. Подготовка ловушек, связанных с примьпсанием к стен­ кам соляных куполов, осуществляется сейсморазведкой ме­ тодами ОГТ, 3D и ВСП в комплексе с бурением параметри­ ческих скважин. Подготовка локальных структур в подсолевом ком­ плексе является наиболее трудной задачей для сейсмораз­ ведки из-за наличия существенных латеральных и верти­ кальных изменений пластовых скоростей, что не позволяет непрерьшно коррелировать подсолевые горизонты на сейс­ мических разрезах. В настоящее время эта задача решается с помощью комплексирования МОГТ с другими геофизическими мето­ дами и параметрическим бурением, а также посредством использования новых методических приемов полевых на­ блюдений и обработки материалов.

5.1.4. Выявление и подготовка неантиклинальных ловушек (НАЛ) В связи со значительным уменьшением фонда антикли­ нальных ловушек в изученных осадочных бассейнах все большую роль в поисково-разведочном процессе стали иг­ рать залежи, открываемые в неантиклинальных ловушках. К ним относятся: диалогические, стратиграфические, рифогенные, тектонически-ограниченные и другие ловушки. Связанные с ними залежи широко развиты во многих оса­ дочных бассейнах, а в некоторых из них являются основ­ ными объектами добычи нефти и газа. 183

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

По данным многих исследователей в неантиклинальных и смешанных типах ловушек содержится более 30% мировых разведанных запасов УВ. На территории России наиболее известные неантиклинальные ловушки связаны с пермскими рифами Предуральского прогиба, с зоной регио­ нального выклинивания песчаников среднего девона Тимано-Печорской синеклизы, с выклиниванием песчаников па­ леогена и неогена в Западно-Кубанском и Тереко-Каспийском прогибах Предкавказья, с песчаными палеоруслами Краснодарского края, с глинистыми породами баженовской свиты и клиноформами неокома Западной Сибири. Ловушки литологического и стратиграфического типов обьгчно развиты в пределах территорий, непосредственно примьжающих к береговым линиям палеобассейнов. Именно здесь в результате периодической смены транс­ грессий и регрессий создавались благоприятные условия для формирования зон вьпслинивания, фациальных замеш,ений и стратиграфических несогласий. На склонах глубоко­ водных прогибов, впадин создавались условия для развития рифогенных тел. Прогнозирование ловушек неантиклинального типа ба­ зируется на детальном анализе всего накопленного геологогеофизического материала и сопровождается построением литолого-фациальных карт и карт мош;ностей отдельных стратиграфических подразделений. В связи с этим выявление подобных объектов возможно только при достаточно высокой степени изученности ре­ гиона, а сам процесс поисков неантиклинальных ловушек обычно характеризуется низкой эффективностью. В то же время изучение объектов с нетрадиционными резервуарами может быстро и эффективно привести к открытию новых достаточно крупных залежей УВ. 184

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

В настоящее время вьывление НАЛ осуществляется комплексом геофизических методов, основным из которых является сейсморазведка МОГТ с опорой на материалы глу­ бокого бурения. Сейсмические материалы в виде времен­ ных разрезов подвергаются сейсмостратиграфическому ана­ лизу с вьщелением интервалов с характерными рисунками осей синфазности - сейсмофаций, соответствующих полно­ стью или частично геологическим литофациям, что позво­ ляет выявлять локальные обьекты для подготовки их к по­ исковому бурению. Практика поисково-разведочных работ на нефть и газ показала, что наиболее распространенными типами неанти­ клинальных ловушек являются: - органогенные постройки; - п е с ч а н ы е образования русел и дельт палеорек, при­ брежных валов (бары), клиноформ, подводных течений, ок­ руженных со всех сторон непроницаемыми породами; - фациальные замещения и вьпшинивания пластов кол­ лекторов на бортах впадин или на склонах поднятий; - участки и зоны несогласного стратиграфического пе­ рекрытия; - погребенные останцы палеорельефа; - зоны разуплотнения в глинах и карбонатных породах; - региональные зоны экранирования разломами.

5.1.4.1. Выявление и подготовка рифогенного класса

ловушек

Рифовые массивы подразделяются на три типа: барьер­ ные, одиночные, береговые. Барьерные рифы, как самые распространенные в оса­ дочном чехле, представляют собой зональные тела асим185

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

метричного строения протяженностью в десятки и сотни километров, шириной до 2-3 км, мош;ностью от нескольких метров до 2000 м. Одиночные рифы часто имеют конусовидные или под­ ковообразные, или кольцевые формы, небольшие размеры и крутые склоны, амплитуду до 300 м. Береговые рифы, как правило, расположены среди мелководных карбонатов и представляют собой холмовидные и линзовидные тела небольших размеров, амплитудой 10-80 м. Физические свойства рифовых построек существенно отличаются от вмещающих отложений, что создает благо­ приятные предпосьщки для формирования над ними анома­ лий в геофизических полях. На региональном этапе для выявления рифов обычно используют комплекс геофизических методов: материалы гравиразведки, электроразведки, магниторазведки, сейсмо­ разведки и параметрическое бурение. Это связано с тем, что аномалии, получаемые от рифогенных построек, аналогич­ ны аномалиям, которые можно получить от некоторых дру­ гих геологических объектов (глинистых и соляньгх диапиров, эрозионных выступов, интрузий и т. д.). Наиболее эффективным методом является сейсмораз­ ведка МОГТ, полученные материалы наблюдений которой временные разрезы - интерпретируют, используя сейсмо­ стратиграфический подход. Сейсмические профили зада­ ются по результатам гравиразведки и электроразведки вкрест простирания аномальных зон, предположительно связанных с бортами некомпенсированных прогибов и ри­ фовыми телами. Наиболее характерными сейсмофациями для выявления рифов на сейсмических разрезах, ориенти186

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

рованных вкрест простирания органогенных построек, яв­ ляются: - прекрапдение прослеживания осей синфазности внут­ ри рифогенного массива, так как этот массив сложен одно­ родными карбонатными породами (рис. 13);

Рис. 13. Рифовые сейсмофаций

- различные наклоны осей синфазности в предрифовой и зарифовой частях; - наличие облекающих осей синфазности в надрифовой толще; - п л о с к и е , вогнутые или выпуклые оси синфазности в подрифовой толще, в зависимости от скоростной характе­ ристики рифогенного тела; - р е з к о е уменьшение интенсивности отражений в над­ рифовой толще; 187

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

- резкое изменение динамических характеристик отра­ женных волн (амплитуд, частот) в надрифовой толще. Пластовые органогенные известняки (биостромы) на временных разрезах характеризуются клиновидными и хол­ мообразными осями синфазности по периферии пластов (рис. 14).

Рис. 14. Сейсмофации биострома

Рифовые массивы могут быть выявлены высокоточной гравиразведкой, если эти массивы имеют избыточную плот­ ность по сравнению с вмещающими их осадками. В этом случае на картах гравитационного поля силы тяжести над рифами отмечаются положительные аномалии. Для выявления рифов применяется и термометрия. Ри­ фы, залегающие в терригенных отложениях, часто имеют положительные аномалии теплового поля из-за более высо­ кой теплопроводности карбонатных пород. Подготовка к поисковому бурению рифогенных ловущек, надрифовых и подрифовых структур осуществляется в основном сейсморазведкой МОГТ по более плотной сетке профилей, ориентированных в зависимости от формы и раз­ мера рифогенных тел, в комплексе с параметрическим или структурным бурением, скважинной сейсморазведкой мето­ дами ВСП и акустическим каротажем. Для успешного вьще188

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

ления рифов используют сейсмические разрезы, карты вре­ менной «толщины» (АО рифогенных толщ, карты пласто­ вых и интервальных скоростей, графики и карты аномалий динамики отраженных волн. Это все позволяет прогнозиро­ вать геометрию рифа, его литологические границы и его нефтегазоносность.

5.1.4.2. Выявление и подготовка НАЛ в терригенных отложениях К этим объектам НАЛ относятся литологические и стратиграфические ловущки. Как показывает практика неф­ тегазопоисковых работ в нащей стране, большинство неан­ тиклинальных залежей открывается в процессе поиска и разведки залежей в антиклинальных объектах. Целенаправленное выявление НАЛ, как показывает ми­ ровой опыт, осуществляется комплексом геофизических ме­ тодов и бурением глубоких скважин. Наиболее эффектив­ ным методом является сейсморазведка МОГТ по сетке ре­ гиональных профилей. Геологическая интерпретация временных сейсмических разрезов (сейсмостратиграфический анализ) позволяет вы­ делить в осадочной толще ряд седиментационных объектов. При этом вьщеление НАЛ производится с учетом основных факторов: - наличие пластов терригенных коллекторов, определен­ ных по рисунку сейсмической записи (сейсмофациям), по качественньм и количественным параметрам волнового поля; -гипсометрии НАЛ, определяемой путем построения структурных карт по подошве и кровле ловушки и опреде­ ления мощности коллекторской толщи; 189

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

- генетического типа осадочного бассейна, формирую­ щего НАЛ определенного класса. Песчаные тела, связанные с эрозионными врезами, вы­ являются сейсморазведкой по следующим характерным ри­ сункам - сейсмофациям: - поверхность вреза русла палеорек фиксируется по во­ гнутой форме осей синфазности; - в самом вьшолнении вреза отмечаются дополнитель­ ные отражения; - нарущение корреляции осей синфазности в пределах вреза и вне его (рис. 15, А). Эти песчаные тела отмечаются также и гравиразведкой по отрицательным аномалиям в зоне врезов, особенно в кар­ бонатных породах. Электроразведка также может фиксиро­ вать врезы по повышенным значениям суммарной продоль­ ной проводимости. Прибрежные морские тела - бары - высотой до 50 м, шириной от сотен метров до нескольких километров, сло­ женные преимущественно среднезернистыми песчаниками среди вмещающих их глин, гипсов, доломитов, выявляют­ ся сейсморазведкой по рисунку осей синфазности: раздуву мощности между горизонтальными отражениями в нижней части и вьшуклой формой отражений в верхней части (рис. 15, В). Выявление ловушек, связанных с выклиниванием пес­ чаных пород-коллекторов, встречаемых на склонах локаль­ ных поднятий, на моноклиналях, в пределах структурных носов, всегда сопровождается закономерным схождением и слиянием осей синфазности волн, отраженных от границ выклинивающихся отложений. Прослеживание границ от выклинивающихся пластов зависит от скоростной характе­ ристики этого пласта и подстилающих и перекрывающих его 190

Ч а с т ь III, Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

А

5143 146

И6 23

Рис. 15. Сейсмофации терригенных отложений: А - во врезах; Б - в случае выклинивания песчаных тел; В - в случае песчаных валов (бары); Г - в случае замещения

191

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

отложений, также от его мощности. Если выклинивающий­ ся пласт имеет повьпненнзао или пониженную скорость по сравнению с выше- или нижележащими отложениями, то по мере уменьшения мощности пласта (от 50 до О м) интенсив­ ность отражений будет закономерно уменьшаться до полно­ го их исчезновения. Если скорость в вьпшинивающемся пласте имеет промежуточное по сравнению с вмещающими породами значение, а мощность пласта составляет 15-25 м, то интенсивность отражений от этого пласта будет законо­ мерно увеличиваться по мере выклинивания пласта. Надеж­ ными критериями вьшлинивающегося пласта являются уменьшение времени At между фазами, отождествляемыми границами этого пласта, а также изменчивость амплитуды отражения (рис. 15, Б). Выявление ловушек, связанных с замещением коллекторской толпщ глинами, существенным образом зависит от мощ­ ности исследуемой толпщ и контрастности ее физических свойств как по отношению к замещающим отложениям, так и по отношению к вмещающей среде. Зона фациального заме­ щения может бьпъ обнарз^ена по следующим признакам: - по изменению характера прослеживаемости осей син­ фазности отражений в интервале замещения; - п о изменению динамической вьфаженности отраже­ ний внутри этого интервала; - по изменению среднепластовой скорости, повьппенной в интервале песчаного коллектора, пониженной - в глинах; - по изменениям величины At между границами иссле­ дуемого интервала; - п о изменениям амплитуды отражений от кровли и по­ дошвы исследуемого интервала, а также от границ внутри него; - по изменению видимой частоты в анализируемом ин­ тервале разреза; 192

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

- высокочастотный характер записи наблюдается в гли­ нистой, а низкочастотный - в песчаной зонах (рис. 15, Г). В сложных сейсмогеологических условиях подготовка НАЛ затруднена из-за объективно существующей разре­ шающей способности сейсморазведки. Последняя сущест­ венно повышается за счет использования динамических, спектральных и кинематических характеристик отраженных волн (амплитуды, энергии, их изменения в пространстве, частоты, фазы, скорости и т. д.). Кроме того, в этих услови­ ях применяются объемная сейсморазведка 3D, параметри­ ческое (структурное) бурение в комплексе с данньп^1и сква­ жинных исследований (ГИС) и на этой основе - прогнози­ рование геологического разреза (ПГР). Результатом таких работ по подготовке НАЛ к поиско­ вому бурению является составление структурных карт по кровле и подошве коллекторской толщи, ее мощности и восстановление условий осадконакопления, способствзтощих формированию ловушек нефти и газа, а также анома­ лий типа «залежь» (АТЗ). Эти седиментационные объекты являются продз^тивными во многих районах мира, в том числе и в нашей стране, особенно в Западно-Сибирском регионе. Так, на СеверноХарампурской площади продуктивными являются баровые тела; на Верхне-П)фпейской площади - трансгрессивные и регрессивные клиноформы, подводные конусы вьшоса и надклиноформенные каналовые и шельфовые НАЛ и др.

5.2. Стадия поисков и оценки месторо»щений Обоснованием для проектирования поискового, а затем и оценочного бурения является положительная оценка пер193

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

спектив нефтегазоносности подготовленных локальных объ­ ектов по совокупности геологических, геофизических, гео­ химических и гидрогеологических исследований. Эта стадия подразделяется на две подстадии: поиски ме­ сторождений (залежей) и оценка месторождений (залежей).

5.2.1. Подстадия поисков

залежей

Целью поисковых работ является открытие месторож­ дений (залежей) нефти и газа промышленного значения в пределах новых перспективных зон нефтегазонакопления или выявление новых залежей в пределах известных место­ рождений и предварительных запасов по категории Сг и частично Сь Поиски осуществляются бурением поисковых скважин на объектах (антиклинальных и неантиклиналь­ ных), степень изученности которых удовлетворяет требова­ ниям их подготовленности к заложению скважин. К поис­ ковым относятся скважины (кроме опорных, параметриче­ ских, структурных), основной целью которых является от­ крытие новых скоплений нефти и газа. Задачи поискового бурения: - в с к р ы т и е перспективных комплексов пород в преде­ лах подготовленных ловушек или предполагаемых залежей по всему разрезу осадочного чехла (до фундамента) или на технически возможную глубину; - вьщеление во вскрытом разрезе пластов-коллекторов, покрьппек и определение их геолого-геофизических пара­ метров по данным лабораторных исследований шлама, кер­ на и материалам ГИС; - полз^ение притоков нефти и газа в вьщеленных пла­ стах; 194

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

-определение физико-химический свойств флюидов в пластовых и поверхностных условиях; -уточнение геометрии основных продуктивных гори­ зонтов и других подсчетных параметров, необходимых для определения предварительных запасов УВ; - предварительное вьщеление этажей оценки (разведки). Эти задачи решаются комплексом исследований, кото­ рый включает: - отбор шлама, керна и проб флюида в процессе буре­ ния; - геофизические исследования скважин (ГИС); - опробование и испытание перспективных горизонтов; - геохимические, гидрогеологические, гидродинамиче­ ские и другие виды исследований; - лабораторное изучение керна, шлама и флюидов; - детализационную сейсморазведку и ВСП. Началом процесса поискового бурения является выбор приоритетных точек заложения и количества скважин на геологической модели ловушки или предполагаемой залежи. На подстадии поисков скважина(ы) должна заклады­ ваться в такой точке(ах), которая позволит однозначно до­ казать наличие скопления УВ и оценить масштабы откры­ тия или установить бесперспективность площади. Последо­ вательность приоритета в ловушках различного типа сле­ дующая: сводовые части, участки наименее выраженного замыкания ловушки, определяющие возможность сохране­ ния залежи и ее вероятную высоту, участки, примьпсающие к зонам экранирования, зона развития межфазовых контак­ тов и т. д. Для решения применяется необходимый комплекс, ко­ торый регламентируется проектом поискового бурения, ко­ торый включает следующие виды работ: 195

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

- б у р е н и е скважин до фундамента или на технически возможную глубину; - поинтервальный отбор керна и шлама на границах основных литолого-стратиграфических комплексов пород и сплошной отбор керна в интервалах залегания перспектив­ ных на нефть и газ отложениях, а в хорошо изученных ре­ гионах - бурение без отбора керна или с минимально необ­ ходимым его объемом; - проведение промыслово-геофизических исследований и в случае необходимости ВСП; -опробование перспективных объектов на приток в процессе бурения на кабеле или на трубах; - и с п ы т а н и е скважин в эксплуатационной колонне на различных режимах; - оценка дебитов скважин и их изменение во времени. При получении промьппленных притоков нефти и газа исследуются фильтрационно-емкостные свойства (ФЭС) продзпктивных горизонтов, в отдельных скважинах прово­ дятся работы по интенсификации притоков нефти и газа, изучаются свойства нефти, газа, конденсата и воды. В необходимых случаях одновременно с бурением по­ исковых скважин проводят дополнительные детализационные полевые геофизические исследования. По результатам этих исследований проверяется и уточ­ няется геологическая модель ловушки с учетом поискового бурения и оценивается степень решения поставленных за­ дач, которые могут быть решены полностью или частично или не решены. Задача поисков залежей считается решенной полно­ стью, если доказано наличие или отсутствие залежей УВ. Наличие залежей доказывается получением одной из поис­ ковых скважин промьппленного притока нефти или газа. 196

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Величина промьппленного притока является понятием эко­ номическим и определяется многими факторами (геологи­ ческими, экономическими, климатическими и др.). Полученная информация на этой стадии позволяет под­ считать предварительные запасы по категории Сг (частично СО. Если бурением установлена залежь непромьппленного значения, то бурение других поисковых скважин будет эко­ номически нецелесообразно. Отсутствие залежи в условиях качественной подготов­ ки объектов к поисковому бурению можно объяснить от­ сутствием коллекторов, их обводненостью, негерметично­ стью ловушки и т. д. После анализа этих причин данная ловушка выводится из бурения с отрицательными резуль­ татами. Причинами частичного решения задач могут служить: плохое качество опробований, слабые притоки УВ, не ин­ формативность ГИС, недоотбор керна по перспективным отложениям. Кроме того, задачи поисков остаются нерешенными, если отмечаются на изучаемой площади несоответствие структурных планов по данным сейсморазведки и поиско­ вому бурению, некачественные ГИС, отсутствие опробо­ ваний в процессе бурения скважин и т. д. После определе­ ния причин безуспешного бурения принимается решение о прекращении или продолжении работ на локальном объ­ екте. Длительность стадий поисков нефти и газа определяет­ ся временем от заложения первой поисковой скважины до получения первого промышленного притока. После открытия залежи УВ дается заключение о прове­ дении оценочных работ. 197

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

5.2.2. Подстадия оценки (месторождений)

залежей

Цель оценки - определение запасов выявленных место­ рождений нефти и газа на перспективных площадях и но­ вых залежей на известных месторождениях, целесообразно­ сти промышленной разведки и подготовки к разработке. Основными задачами этой подстадии являются: - вскрытие продуктивных на нефть и газ пород в пре­ делах залежи (ВНК, ГВК), слабоизученных поисковым бу­ рением; - вьщеление в каждой скважине пластов-коллекторов и флюидоупоров, их фильтрационно-емкостных по данным лабораторных исследований керна и материалов ГИС; - получение промышленных притоков нефти и газа; -определение по каждой выявленной залежи физикохимических свойств флюидов пластовых и поверхностных условий и гидрогеологических характеристик; - уточнение геометрии основных продуктивных горизон­ тов месторождения и их параметров, необходимых для под­ счета промьппленных запасов по категории Ci и частично Сг; - вьщеление этажей разведки. Типовой комплекс исследований при оценке месторож­ дений включает: - б у р е н и е глубоких скважин, отбор керна в пределах продуктивных горизонтов, ГИС в полном объеме, опробо­ вание и испытание скважин, различные методы интенсифи­ кации притоков нефти и газа; -лабораторные исследования кернов и флюидов; проб­ ная эксплуатация залежей; детализационные сейсморазве­ дочные работы; уточнение структурных построений по про­ дуктивным отложениям. 198

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

В зависимости от результатов оценки месторождения готовится проект оптимальной разведки. Небольшие место­ рождения, расположенные в освоенных районах, обычно вводятся непосредственно в разработку и доразведуются опережающими эксплуатационными скважинами. Оценен­ ные месторождения или залежи могут быть отнесены к ка­ тегории забалансовьк или временно законсервированы и отнесены к числу резервных. Оценка открытого месторождения считается завершен­ ной, если на нем достигнуто соотношение запасов катего­ рии Ci (табл. 9). Таблица 9 Доля запасов категории C i , достаточная для завершения стадии поисков и оценки по месторождениям различного класса запасов Класс месторож­ дении по величине запасов Уникальные Крупные Средние Мелкие

нефти извле­ каемые, млн. т

газа балансо­ вые, млрд. м''

Доля запасов категории Ci, %

>300 300-30 30-10 10-1

>500 500-30 30-10 10-1

20-25 25-40 40-50 50-65

Запасы

5.2.3. Заложение поисковых и оценочных скважин Для определения места заложения поисковой скважины необходимо определить такую точку, бурение скважины в 199

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

которой ПОЗВОЛИТ однозначно доказать наличие скопления УВ в ловушке и оценить запасы залежи или установить бесперспективность площади. Такими точками для раз­ личных типов ловушек являются гипсометрически самые высокие точки ловушки, в которых вероятность открытия залежи максимальна. Количество поисковых и оценочных скважин и систем их размещения проектируется в зависи­ мости от типа ловушки, ее размеров, достоверности ее подготовки, сложности геологического строения, положе­ ния ВНК (ГВК) и величины прогнозных ресурсов. По этим признакам ловушки нефти и газа подразделяются в основ­ ном на антиклинальные и неантиклинальные, для которых определяется конкретная система заложения скважин, по­ зволяющая наиболее рационально решать поисковые за­ дачи.

5.2.3.1. Заложение скважин на антиклиналях простого строения К этим ловушкам относятся купола, брахиантиклинали и линейные антиклинальные складки, не осложненные дизъюнктивными нарушениями, а также многокупольные поднятия, к которым могут быгь приурочены залежи пластово-сводового и массивного типов. На достоверно подготовленных к поисковому бурению антиклинальных складках для открытия залежей нефти и газа пластово-сводового типа закладьшают одну скважину, вскрьшающую весь перспективный разрез, в сводовой части структуры. Однако в большинстве случаев для поисков и предварительной оценки залежей, открыгых первой сква­ жиной, необходимо бурение нескольких скважин по опре200

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

деленным системам их расположения: профильной, поиско­ вый классический крест профилей, лучевой, радиальной, а также по методике «шаг поискового бурения» и «критиче­ ское направление». При этом обш;ее число поисковых сква­ жин должно удовлетворять условию М = QO/QH, где Qo обилие прогнозные ресурсы в недрах изучаемой ловушки; 0„ - невыявленные запасы, т. е. максимально возможные запасы нефти и газа, которые могут быть выявлены в не­ драх ловушки. Кроме того, зная оптимальную стоимость единицы запасов в данном районе, величину локализован­ ных ресурсов D i и стоимость скважин, можно определить экономически целесообразное количество поисковых сква­ жин. В районах с доказанной продуктивностью горизонтов разреза, при высокой надежности подготовленных к поис­ ковому бурению структур и значительных коэффициентах заполнения ловушек (близких к единице) допускается одно­ временное бурение нескольких скважин (но не более трех) методом треугольника (рис. 16, А). На крупных брахиантиклинальных складках поисковое бурение целесообразно осуществлять по системе классиче­ ского поискового креста (пяти скважин). Первую поисковую скважину размещают в своде струк­ туры, две на крьшьях и две на переклиналях (рис. 16, Б). На крупных куполовидных структурах поисковые сква­ жины размещают на радиальных профилях. Первая сква­ жина закладывается в своде, последующие три на профи­ лях, ориентированных под углом 120°, на разных отметках (рис. 16, В). На линейных складках поисковое бурение осуществля­ ется на продольном или диагональном профиле тремя сква­ жинами (рис. 16, Г). 201

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Рис. 16. Заложение поисковых и оценочных скважин на антиклиналях: А - по методу треугольника; Б - по методу классического креста; В - по методу радиальных профилей; Г - по продольному или диагональному профилю; Д, Е - по «критическому» направлению

202

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Малоамплитудные поднятия, не имеющие четкого за­ мыкания по материалам сейсморазведки, одновременно разбуривают двумя независимыми скважинами. Первую из них закладывают в предполагаемом своде, а вторую - на участке наименее выраженного замыкания («критическое» направление) (рис. 16, Д). Методика заложения поисковых и оценочных скважин по «критическому» направлению успешно применяется для изучения нефтегазоносности многокупольных поднятий и для определения максимального заполнения ловушки неф­ тью или газом. Первую скважину в данном случае заклады­ вают в наиболее гипсометрически высоком куполе, сле­ дующую скважину закладывают в седловине между купо­ лами - в зоне полного заполнения всех куполов. Если вто­ рая скважина окажется водоносной, дальнейшие поиски проводят на каждом куполе отдельно (рис. 16, Е). Для поиска и оценки полнопластовых залежей нефти и газа широко используется методика заложения скважин «шаг поискового бурения». Первая скважина, заложенная в своде, вскрывает полнопластовую залежь, т. е. ВНК не вскрыт. Для вскрытия ВНК закладывают вторую поисковую скважину на профиле по короткой или длинной оси складки в точке пере­ сечения условной, горизонтальной поверхности с кровлей продуктивного пласта в точках А или В. Если этой скважиной ВНК (ГВК) не вскрыт, то закладывают последуюпще скважи­ ны по аналогичной методике до его вскрытия (рис. 17, А). В районах с доказанным смещением сводов по разрезу, подготовленных к бурению антиклинальньк складок, реко­ мендуется одновременное заложение двух поисковых сква­ жин: первую - в своде, вторую - на смещенном своде ниж­ него поискового этажа. Последующие скважины заклады­ ваются по методике, определяемой морфологией структуры, строением и типом залежи (рис. 17, Б). 203

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Рис. 17. Размещение поисковых скважин на структурах: А - по методу «шаг поискового бурения»; Б - при смещении свода структуры с глубиной; В - в случае висячих залежей

204

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

При поисках висячих залежей на площадях с благопри­ ятными геологическими условиями, даже при получении отрицательных результатов в первой поисковой скважине, необходимо продолжать поиски залежи на крыльях струк­ туры, где прогнозируются наименьшие значения гидроди­ намических напоров (рис. 17, В).

5.2.3.2. Заложение скважин на антиклиналях нарушенного строения В группу антиклинальных ловушек, осложненных тек­ тоническими нарушениями, включают: куполовидные, брахиантиклинальные и линейные складки, осложненные раз­ ломами. При разбуривании антиклинальных структур, ос­ ложненных нарушениями, не исключена возможность обна­ ружения двз^ самостоятельных залежей в разных блоках. Как правило, при наличии сброса, амплитуда смещения которого меньше мопщости продуктивного пласта, заложе­ ние поисковых скважин аналогично системе размещения скважин на ненарушенных антиклиналях. Есот амплитуда сброса больше мощности продуктивного пласта, то каждый блок опоисковывается самостоятельно, при этом первые скважины закладываются в непосредственной близости к нарушению (рис. 18, А). Ловушки, нарушенные взбросом, опоисковываются од­ ной поисковой скважиной, вскрьшающей оба блока. Первая поисковая скважина закладьшается в зоне перекрьшающихся в плане контуров сводовых участков верхнего и нижнего блоков (рис. 18, Б). На антиклинальных ловуппсах, разбитых серией текто­ нических нарушений на ряд блоков, необходимо располагать 205

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Г

^

(V /3

\ \ v

v\ \v

ь

/ /

//

// 2

1

3

Рис. 18. Размещение поисковых и оценочных скважин: А - на антиклиналях, осложненных сбросом; Б - на антиклиналях, осложненных взбросом; В - на блоковых структурах; Г - н а солянокупольных структурах

206

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

одиночные поисковые скважины в приподнятых участках каждого из блоков, начиная с наиболее гипсометрически приподнятого (рис. 18, В). Оценка значимости открьггых залежей нефти и газа, приуроченных к разбитым на блоки ловушкам, производит­ ся на каждом блоке отдельно по методике «шаг поискового бурения». В ловушках, связанных с соляными куполами, могут быть встречены приконтактные, сводовые и тектонические экранированные залежи. Поиски залежей последних двух типов проводится так же, как и на обычных антиклиналь­ ных складках. Поиск приконтактных залежей осуществляется наклон­ но направленными скважинами, ствол которых должен вы­ явить несколько продуктивных пластов вблизи их контакта с солью (рис. 18, Г).

5.2.3.3. Заложение скважин на ловушках неантиклинального типа Подготовленные к поисковому бурению НАЛ различ­ ного типа имеют некоторую специфику размещения поис­ ковых и оценочных скважин. Среди локальных объектов неантиклинального типа залежи нефти и газа часто приуро­ чены к ловушкам рифогенного, литологического, страти­ графического классов, а также тектонически-экранированным. На ловушках рифогенного класса, характеризующихся высоким этажом нефтегазоносности (более 1000 м), при не­ значительных размерах площади, как правило, бурят еди­ ничные поисковые скважины в сводовых частях рифовых 207

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

массивов. При положительных результатах бурения поис­ ковых скважин, оценочные скважины в количестве 2-3 яв­ ляются наклонно направленными от основного ствола на расстояние до 300-600 м по трехлучевой системе. Оценоч­ ные скважины в пределах крупных рифогенных массивов, а также линейновыгянутых, размещаются на профилях вкрест их простирания (рис. 19, А-Г). Ловушки, связанные с выклиниванием или замещением коллекторской толщи на моноклинали (рис. 20, А) на скло­ нах поднятий (рис. 20, Б) в пределах структурного носа, следует разбуривать поисковыми скважинами по системе коротких профилей из 2-3 скважин вкрест простирания ли­ нии вьпошнивания. Первую поисковую скважину заклады­ вают на некотором расстояние от предполагаемой линии вьпслинивания (замещения). Расстояние от экрана определя­ ется минимально возможными запасами нефти и газа, кото­ рые экономически целесообразно разрабатывать на данном этапе и в данном регионе. После обнаружения залежи одной из поисковых сква­ жин, с целью определения размеров залежи, одновременно закладьшается еще две скважины, вниз по падению продук­ тивного горизонта и по простиранию от скважины открывательницы по методике «шаг поискового бурения» до обна­ ружения ВНК (ГВК). Для поисков и оценки залежей, приуроченных к эрози­ онным врезам (рукавообразньш[) и характеризующихся из­ вилистостью контуров в плане, резкой изменчивостью со­ става и плохой сортировкой песчаного материала, применя­ ется система расстановки скважин по методу клина. После получения притока в первой скважине перпендикулярно к предполагаемому положению оси вреза закладывают еще две скважины по обе стороны от первой для уточнения по208

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Рис. 19. Размещение поисковых и оценочных скважин на рифогенных ловушках: А - в случае одиночного рифа; Б - барьерного рифа; В - атолла; Г - подковообразного рифа

209

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Рис. 20. Размещение поисковых и оценочных скважин: А - при выклинивании коллектора на моноклинали; Б - при выклинива­ нии коллектора на склоне поднятия; В - по методу клина (при просле­ живании коллекторов палеорусла); Г - по методу «зигзаг профиля» (при прослеживании коллекторов палеодельты)

210

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

ложения оси скважины. С учетом полученных данных бурят четвертую скважину на оси залежи вниз по падению про­ дуктивных отложений и задают последующие скважины, затем бурение осуществляется по методу клина (рис. 20, В). Для поисков и оценки залежей, связанных с заливообразными авандельтовыми и дельтовыми песчаными телами применяют способ <вигзаг - профильное бурение». В этом случае границы песчаного тела выявляются скважинами, размещаемыми не по профилю, а зигзагообразно в зависи­ мости от результатов предьщущих скважин (рис. 20, Г). Поисково-оценочные работы в пределах ловущек, свя­ занных с погребенными останцами палеорельефа и со структурами их облекания, проводятся по тем же традици­ онным системам, как антиклинальные структуры. Поиски и оценка тектонически экранированных зале­ жей осуществляется системами скважин по методу «тре­ угольника» в каждом блоке или по простиранию блоков, начиная с самого высокого. Как показьгаает практика поисково-разведочных работ на нефть и газ, во многих регионах большинство литологи­ чески экранированных и литологически ограниченных за­ лежей открываются попутно при поисках и разведке зале­ жей в антиклинальных складках с использованием соответ­ ствующих систем размещения скважин. Контрольные вопросы 1. Какова цель поисково-оценочного этапа на нефть и газ? 2. Какие задачи решаются на поисковом этапе ? 3. Какие геологические объекты изучаются на каждой стадии поискового этапа и какими методами? 211

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

4. Что представляет собой выявленный и подготов­ ленный объект к поисковому бурению ? 5. Каковы особенности выявления и подготовки анти­ клинальных и неантиклинальных локальных объектов к по­ исковому бурению? 6. Какие условия необходимы для заложения поисковых скважин на локальных объектах, расположенных в пер­ спективных и нефтегазоносных зонах нефтегазонакопле­ ния? 7. Что представляет собой геологическая модель ло­ вушки и залежи? 8. Как осуществляется построение модели прогнози­ руемой залежи, расположенной в уже выявленной зоне нефтегазонакопления ? 9. Как и в каких условиях определяется достоверность подготовленных локальных антиклинальных объектов к по­ исковому бурению? 10. Какие существуют методы подсчета прогнозных ресурсов нефти и газа? 11. В каких наиболее информативных точках рекомен­ дуется размещать первую поисковую скважину на анти­ клинальных и неантиклинальных объектах? 12. В каких условиях и по какой методике осуществля­ ется заложение последующих поисковых и оценочных скважин на антиклинальных и неантиклинальных объек­ тах? 13. При каких геологических ситуациях поисковое буре­ ние считается завершенным?

212

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Глава 6 РАЗВЕДОЧНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ ЭТАП Целью разведочно-эксплуатационного этапа является изучение характеристик залежей (месторождений), обеспе­ чивающее составление технологической схемы разработки. В соответствии с задачами разведочно-эксплуатационный этап подразделяется на две стадии: стадию разведки и опытно-промьппленной эксплуатации и стадию эксплуата­ ционной разведки. Лицензия на разведку отдельно не пре­ доставляется и входит в состав лицензии на добычу полез­ ного ископаемого, вьщаваемую сроком на 25 лет.

6.1. Стадия разведки и опытно-промышленной эксплуатации Главной целью разведочных работ является изучение геологического строения и определение параметров залежи с точностью, достаточной для подсчета запасов нефти, газа и конденсата и составления проекта опытно-промыщленной эксплуатации или технологической схемы разработки. Объ­ ектами работ являются залежи (месторождения), открытые и оцененные по результатам работ предьщущего этапа. В результате разведочных работ 80% должно быгь переведено в категорию промьппленных запасов С ь Задачами разведочных работ являются: -геометризация залежей и определение их гранрщ (форма, размер, положение ВНК(ГВК), дизъюнктивных на­ рушений, литологических замещений и т. д.); 213

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

-определение фильтрационно-емкостных свойств кол­ лекторов по площади и разрезу и их неоднородности; -определение физико-химических свойств УВ, рабо­ чих дебитов газовых факторов, пластовых давлений, давле­ ний насьпцения, гидродинамических характеристик пла­ стов, коэффициентов нефтеотдачи, режимов залежей; - оценка запасов по промьппленной категории. Комплекс разведочных работ включает: - бурение и испытание разведочных скважин, а в неко­ торых случаях опережающих эксплуатационных скважин; -исследование скважин геологическими, гидродина­ мическими, промыслово-геофизическими методами в про­ цессе бурения и испытания как в открытом стволе, так и в эксплуатационной колонне; - и з у ч е н и е физических свойств коллекторов и флюи­ дов; - опытную эксплуатацию скважин; - проведение детальной сейсморазведки; -применение эффективных способов интенсификации притоков. По результатам разведочных работ подсчитывают на­ чальные балансовые, геологические и извлекаемые запасы УВ, а также сопутствующих компонентов по продуктивным горизонтам и составляют технологическую схему разработ­ ки нефтяного месторождения или проект разработки газово­ го месторождения. В проекте разведочных работ обосновы­ ваются системы размещения разведочных скважин, их ко­ личество, последовательность бурения и рациональный комплекс геолого-геофизических исследований, опробова­ ние и испытание скважин. Количество разведочных скважин, расстояние между ними и система их размещения зависят от размеров залежей, 214

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

СЛОЖНОСТИ их строения, нефтегазонасьпценной мощности и свойств коллектора, типа флюидов, количества и качества геологической информации на момент проектирования. При разведке залежи необходимо определить минималь­ ное количество скважин, необходимое для изучения. Ми­ нимальным считается такое число скважин, после достиже­ ния которого, заложение дополнительных скважин не при­ ведет к существенньпл изменениям установленных сред-них параметров продуктивных отложений. При производстве разведочных работ наиболее распро­ страненным является метод аналогий, согласно которому количество скважин, необходимое для разведки месторож­ дения, а также расстояние между ними, определяется по аналогии с уже разведанными месторождениями. По стати­ стическим данным для разведки залежей разного размера и запасов требуется следующее количество скважин: - д л я уникальных (запасы залежей составляют более 300 млн. т и 500 млрд. м^) - 55 скважин; - для крупнейпшх (300-100 млн. т и 500-100 млрд. м^) 33 скважины; - для крупных (100-30 млн. т и млрд. м^) - 22 скважины; - для средних (30-10 млн. т и млрд. м^) - 17 скважин; - для мелких (10-1 млн. т и млрд. м ^ ) - 13 скважин. Средние расстояния между скважинами (L), которые применяются при разведке месторождений нефти и газа, приведены в табл. 10. Зная площадь залежи (5), определяют количество раз­ ведочных скважин (N), N = S/L^. В пределах щельфа, в связи с высокой стоимостью про­ ведения работ, разведка нефтяных и газовых месторожде­ ний осуществляется по относительно более разряженной сети скважин.

215

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Таблица 10 Рекомендуемое расстояние между скважинами

1

1 й S

S Я

1

&^

Запасы извлекае­ мые неф­ ти, млн. т; балансо­ вые запа­ сы газа, млрд.

Площадь м-я (за­ лежи), км^ (S) Толщина продук­ тивного пласта, м(А)

Рекомендуемые расстояния между скважинами на м-х, км (L)

1S i о, Й & в

S «

И ||

5 S

S 5

1S

1

SS
>300 >500

>100 10-15

10-12

8-10

о _ 5-8

300-100 500-100 100-30 100-30

>100 10-15 100-25 8-12

4 3,5-4,5 3 2,7-3,3

2,9 2,7-3,2 2,1 1,8-2,5

1,8 5-3 1,2 0,8-1,5

30-10 30-10

50-10 5-10

2 1,5-2,5

1,5 1,2-1,7

1 08-1,3

<10 <10

25-3 3-8

1,5 1,2-1,7

1,5 1,2-1,7

1 0,5-1,5

Примечание. В числителе - средние значения, в знаменателе пределы.

Количество разведочных скважин можно также уста­ навливать по статическим зависимостям на основе обра216

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

ботки результатов разведочных работ или по отдельным регионам, или по залежам различного типа, например, по графикам зависимости количества скважин от площади залежи (Л'' = F(S)). Для оперативного контроля за ходом разведочного про­ цесса и уточнения количества скважин строят графики стабилизации подсчитанных параметров: коэффициента по­ ристости (Кп), эффективной мощности (кэф) и коэффициента нефтенасыщенности (К„). Например, для нефтяных место­ рождений Западной Сибири стабилизация средних значений К„ и К„ наступает после бурения 3-4 скважин, а для опреде­ ления кэф требуется пробурить 10 скважин. В процессе бурения разведочных скважин для изучения емкостно-фильтрационных свойств (ФЕС) коллекторов, а также интерпретации данных геофизических исследований скважин (ГИС) производится сплошной отбор керна из про­ дуктивных и перспективных горизонтов разреза. Разнообразие строения месторождений У В, выявлен­ ных на поисково-оценочном этапе, требует применения со­ ответствующих схем заложения разведочных скважин и систем разведки. В практике поисково-разведочного процесса на нефть и газ применяются следующие системы размещения разве­ дочных скважин: треугольная, квадратная, профильная и кольцевая. Треугольная система предполагает заложение каждой новой скважины в вершине равностороннего треугольника, в двух углах которого скважины уже пробурены и дали приток нефти или газа. Эта система применима на месторо­ ждениях, разведка и эксплуатация которых осуществляется одновременно, обеспечивая тем самым равномерное изуче­ ние залежей (рис. 21, А). 217

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

А

Рис. 21. Размещение разведочных скважин на крупных пластовых залежах: А - по треугольной; Б - по кольцевой; В - по профильной системам

Квадратная система предполагает размещение разве­ дочных скважин в углах квадрата. Недостатком этих сеток размещения разведочных скважин является увеличение срока разведки. Кольцевая система предполагает размещение скважин кольцами по падению пласта от скважины, пробуренной в 218

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

своде, и применяется для разведки крупных и пологих структур (рис. 21, Б). Профильная система наиболее часто используется в практике разведочных работ. Эта система позволяет надеж­ но коррелировать продуктивные горизонты при значитель­ ной литологической изменчивости, выклинивании, тектони­ ческом экранировании; определить положение ВНК (ГВК), т. е. при минимальном количестве скважин построить мо­ дель залежи (месторождения) (рис. 21, В). В зависимости от особенностей геологического строе­ ния залежей выбирают систему разведки: сгущающуюся или ползущую. Сгущающаяся система разведки предусматривает охват бурением разведочных скважин всей залежи с последую­ щим уплотнением проектной сетки в случае необходимо­ сти. Эта система позволяет ускорить разведку залежи, одна­ ко число разведочных скважин может быть значительным, что снижает эффективность разведочного процесса. Ползущая система разведки предполагает охват пло­ щади залежи плотной сеткой скважин, поэтому последую­ щего уплотнения сети разведочных скважин не требуется. Эта система существенно сокращает число непродуктив­ ных скважин, но удлиняет сроки проведения разведочных работ. Основой выбора оптимальной системы размещения скважин является принцип равномерности изучения зале­ жей. Часто он подразумевает бурение скважин по регуляр­ ной сетке скважин - треугольной и квадратной. Равномер­ ная регулярная по площади сеть является предпочтительной во многих случаях и, в частности, при расстановке разве­ дочных и опытно-эксплуатационных скважин на залежах в пластовых резервуарах. 219

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Поскольку залежи нефти и газа представляют собой объемные объекты, системой размещения разведочных сква­ жин, реализ)тощей принщщ равномерности, будет та, при которой каждая из разведочных скважин оценивает при­ мерно одинаковый объем нефтегазонасьпценного коллекто­ ра, т. е. равномерное распределение скважин не по площади, а по отноЕпению к объему залежи, особенно для массивных залежей. Точность реализации этого принципа зависит от имею­ щейся модели залежи, ее корректировки по мере поступле­ ния новой информации от пробуренных скважин. Чем больше будет внесено изменений в объемную модель зале­ жи, тем большим исправлениям должна подвергаться сис­ тема размещения скважин. Сеть разведочных скважин, распределенных неравно­ мерно по площади, но равномерно по объему, отвечает мно­ гим требованиям, предъявляемым к сетям эксплуатацион­ ных скважин. В связи с этим решение многих задач развед­ ки может осуществляться бурением опережающих эксплуа­ тационных скважин, используя данный принцип.

6.1.1. Разведка пластовых сводовых залежей Пластовая залежь в значительной части ограничена двумя изогнутыми, почти параллельными поверхностями кровлей и подошвой продуктивного пласта - и только в межконтурной зоне ее нижняя часть ограничена горизон­ тальным или наклонным ВНК (ГВК). Основная доля запа­ сов при однородном строении резервуара сосредоточена в пределах внутреннего контура и незначительная часть в 220

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

межконтурной зоне. Отличительной особенностью разведки подобных залежей являются: - установление положения ВНК (ГВК) с помощью бу­ рения специальных оконтуриваюпщх скважин в процессе всего разведочного этапа; -проведение специальных исследований в скважинах, вскрывших полнопластовую часть залежи; -установление фазового состояния флюидов, что по­ зволяет оптимально разведать месторождения газа с нефтя­ ной оторочкой; -выяснение неоднородностей пластового резервуара, влияющих на размещение запасов УВ, нефтеотдачу, доби­ ты, скорость обводнения залежи и др. В практике разведки пластовых залежей наиболее часто используют профильную систему размещения скважин. На залежах, приуроченных к брахиантиклиналям, разведочные скважины располагают по классическому кресту с после­ дующим сгущением. Многие исследователи считают наиболее эффективной равномерную сетку размещения разведочных скважин, так как она реализует принцип равномерного изучения пласто­ вой залежи как по площади, так и по объему для однород­ ного пласта коллектора, заключенного в пределах внутрен­ него контура. Часть залежи, сосредоточенная в межконтур­ ном пространстве, изменяясь закономерно от максимальной во внутреннем контуре до нулевой во внешнем, рекоменду­ ется разведывать равномерно, по объему посредством буре­ ния оконтуривающих скважин и специальных геофизиче­ ских исследований в основном сейсморазведкой. По сейс­ мическим данным трассирование положения ВНК (ГВК) осуществляют по следующим признакам: - п о горизонтальным отражающим площадкам, секу­ щих пласт; 221

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

- ПО увеличению затухания упругих колебаний; - по уменьшению интервальной скорости; - по изменению интенсивности истинных амплитуд. Эти параметры сейсморазведки особенно проявляются при разведке газовых залежей в терригенном коллекторе на глубинах не более 3 км.

6.1.2. Разведка массивных

залежей

Массивные залежи известны во всех нефтегазоносных бассейнах. Эти залежи ограничены сверху формой поверх­ ности ловушки, а снизу горизонтальным или наклонным единым контактом. Существование единого ВНК (ГВК) наблюдаем не только в однородном резервуаре, но и в рас­ слоенном пропластками и линзами непроницаемых пород резервуаре, образующим единую гидродинамическую сис­ тему. Большое значение для методики расстановки разведоч­ ных скважин на этих залежах имеет распределение запасов. На объемной модели массивной залежи вьщеляют сводовую и периферийную зоны, граница между которыми проводит­ ся по изолинии на уровне половины высоты залежи. Кроме того, вьщеляются доминирующая и приконтурная части за­ лежи, путем деления по изогипсе на уровне одной четвер­ той высоты. Сводовая часть залежи содержит от 47 до 84% объема залежи, доминирующая часть - от 75 до 97%, а на приконтурную часть приходится от 3 до 25%. При равно­ мерном распределении скважин по площади массивной за­ лежи сводовая зона, содержащая основную часть запасов, оказывается недоразведанной, а приконтурная - переразве­ данной. 222

Ч а с т ь Ш. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

В ЭТИХ условиях принцип равномерного изучения зале­ жи требует распределения разведочньк скважин по объему запасов в резервуаре. Этот принцип реализуется бурением скважин на профильной или кольцевой системе (рис. 22).

Рис. 22. Размещение разведочных скважин в карбонатных и терригенных массивах по кольцевой системе

При профильной системе размещения разведочных скважин объемы резервуара пропорциональны площади, и задача расстановки скважин на профиле рещается путем де­ ления профиля на равные части. В зависимости от модели залежи, числа скважин и номера скважин от сводовой име­ ются номограммы для определения расстояния между сква­ жинами на профиле. При размещении скважин по кольцевой системе снача­ ла площадь делится на концентричные зоны с равными объ­ емами, а затем в каждом кольце равномерно размещается равное число скважин. Разведка мелких залежей осуществ­ ляется расстановкой скважин по лучевой системе (рис. 23). 223

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Точность реализации этого принципа зависит от имеющейся модели залежи, ее корректировки по мере по­ ступления новой информации от пробуренных скважин. Чем больше будет внесено изменений в объемную модель залежи, тем большим исправлениям должна подвергаться система размещения скважин. Сеть разведочных скважин, распределенньк неравно­ мерно по площади, но равномерно по объему, отвечает мно­ гим требованиям, предъявляемым к сетям эксплуатацион­ ных скважин. В связи с этим решение многих задач развед­ ки может осуществляться бурением опережающих эксплуа­ тационных скважин, используя данный принцип. 224

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на неф-

6.1.3. Разведка залежей в терригенных неантиклинальных ловушках Неантиклинальные залежи, приуроченные к литологи­ ческим, стратиграфическим, рифогенным и комбинирован­ ным ловушкам, развиты практически во всех нефтегазонос­ ных регионах. По морфологическим признакам залежи неф­ ти и газа, связанные с неантиклинальнь»1и ловушками, раз­ деляются на несколько групп. Залежи, образованные в ловушках, связанных с заме­ щением или выклиниванием коллекторов вверх по восста­ нию пласта, а также срезанием пластов коллекторов в своде антиклинальной структуры, входят в состав группы, полу­ чившей название кольцевые или залежи в ловушках с «лы­ сым» сводом. Для залежей этой группы применяют или кольцевую, или радиально-профильную систему размеще­ ния скважин (рис. 24). Группа залежей, связанных с ловушками, образующи­ мися в случае одностороннего выклинивания или замеще­ ния пород-коллекторов на склонах локальных поднятий, разведываются системой профилей, расположенных вкрест простирания линии замещения (вьпсшнивания) пород-коллек­ торов. Такая же система расположения разведочных сква­ жин рекомендуется для залежей, связанных с вьпслиниванием (замещением) или срезанием пластов-коллекторов на моноклинальных склонах, имеющих в плане клиновидную форму (см. рис. 24). Для группы шнурковых залежей, связанных с палео­ руслами рек, с дельтами, образующими узкие песчаные те­ ла, протягивающиеся на десятки километров среди глини­ стых отложений, характеризующиеся плоской верхней и вогнутой нижней границей типа «вреза», оптимальной сис225

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

С Х Е М А ТИП ЗАЛЕЖИ

С Т Р О Е Н И Я

ПЛАН

РАЗРЕЗ

Кольцевая Радиальная

Кольцевая (лысый свод)

Профильная, вкрест линии выклинивания \лг^л замещения

Коэырьковая

Профильная, вкрест линии выклинивания или замещения

Клиновидная (заливообразная)

Рукавообразиая (шнурковая)

Клиноформная

СИСТЕМА РАЗВЕДКИ

п

Линзовидная

(\

Профильная, вкрест простирания, по методу клина, зигзаг-профильная

л Профильная, вкрест простирания

л

\ Профильная, вкрест простирания

Рис. 24. Системы разведки залежей в терригенных неантиклинальных ловушках

226

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

темой разведки являются или метод клина, или короткие профильные, или зигзаг-профильные размепдения скважин вкрест песчаного тела (см. рис. 24). Особзто группу образуют залежи, приуроченные к клиноформам - толщам песчано-глинистьпс пород, сформиро­ ванные в пределах перехода шельфа в континентальный склон (кромка шельфа). Разведку залежей этого типа прово­ дят по системе профилей, ориентированных вкрест прости­ рания песчаного тела (см. рис. 24). Такая же система раз­ ведки рекомендуется для залежей, связанных с мелкими линзообразными, песчаными телами, изолированными гли­ нистыми породами (см. рис. 24). При разведке неантиклинальных залежей нефти и газа в терригенных отложениях должен быть использован прин­ цип равномерности, т. е. на равные по запасам участки за­ лежи, равное число скважин, имея в виду, что на периферии залежей не только уменьшается объем запасов УВ, но и ухудшаются коллекторские свойства пласта.

6.1.4. Разведка залежей в карбонатных неантиклинальных ловушках Наиболее распространенными залежами в карбонатных отложениях являются залежи в рифогенных ловушках. По условиям ведения разведочных работ рифовые ловушки подразделяются на конусовидные и подковообразные, плос­ ковершинные и асимметричные. В п&рьую группу объединяются простые и наиболее распространенные рифы небольшего размера. Особенно­ стью рифов данной группы является то, что наилучшими коллекторскими свойствами обладают центральные части 227

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

массива. Залежи, связанные с этими рифами, разведываются после первой поисковой бурением 2-3 дополнительных стволов с отклонением от основного на 400-500 м. Подко­ вообразные залежи разведываются рядом многоствольных скважин, заложенных по гребню ловушки (рис. 25). Во вторую группу входят рифы округлые, изометричные, с крутыми склонами и плоской вершиной. Их особен­ ностью является отсутствие коллекторов в центральной части рифа, а лучшие коллекторы отмечаются по его пери­ ферии. Эта особенность диктует выбирать для их изучения кольцевую или лучевую систему размещения разведочных скважин (см. рис. 25). К третьей группе относят асимметричные рифы, грани­ чащие, с одной стороны, с глубоководными отложениями, а с другой - с лагунными и мелководно-морскими. Зона хо­ роших коллекторов в этих рифах смещена в область гребня и предрифового обломочного шлейфа. Ввиду того, что за­ лежи, приуроченные к таким рифам, имеют удлиненную форму (барьерные рифы) разведку необходимо вести сис­ темой профилей, расположенных вкрест простирания рифа. Большинство залежей, связанных с рифами, относятся к массивному типу, поэтому при размещении разведочных скважин необходимо соблюдать принцип равномерности: на равные объемы запасов равное количество скважин (см. рис. 25).

6.1.5. Разведка и газонефтяных

газовых залежей

Методика разведочных работ определяется фазовым состоянием УВ и их объемным соотношением в залежах. 228

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Разведка газовых залежей. В связи с тем, что газ из приконтурных частей залежи мигрирует беспрепятственно к скважине с небольшой потерей давления, разведку этих за­ лежей осуществляют меньшим количеством разведочных скважин по сравнению с нефтяными залежами. При этом: -разведочные скважины, давшие газ, становятся экс­ плуатационными ; - разведка приконтурной зоны необязательна; -количество разведочных скважин не должно превы­ шать количество скважин, необходимых для разработки га­ зовой залежи; - опытно-эксплуатационные скважины закладываются вдали от контура газовой залежи в наиболее приподнятых частях. Разведка газонефтяных залежей. Для обнаружения нефтяной оторочки необходимо специальное разведочное бурение в приконтурной зоне. В случае отсутствия или не­ промышленного значения нефтяной оторочки, большой объем бурения в приконтурной зоне резко снижает эффек­ тивность разведочных работ. Для сокращения затрат на раз­ ведку нефтяных оторочек применяют геохимические мето­ ды прогнозирования. По В.П. Савченко, признаками нефтя­ ной оторочки могут бьггь: -содержание С5Н12 + высшие гомологи более 1,75% или выход стабильного конденсата более 80 см^/м^; - преобладание в составе стабильного конденсата зале­ жи нефтяных УВ; - увеличение выхода стабильного конденсата к контуру газоконденсатной залежи. По Е.М. Рамазановой, нефтяная оторочка прогнозиру­ ется по отношению содержания метана (СН4) к его гомоло­ гам, менее порогового значения 52. 230

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

По И.С. Старабинцу, присутствие нефтяной оторочки ожидается по наличию твердых УВ более 1-2% и смоли­ стых веществ в конденсате. Практика показала, что каждый отдельно взятый по­ казатель не дает однозначного ответа о существовании нефтяной оторочки. Нужно ориентироваться только на комплекс наиболее информативных показателей наличия оторочки и проверку прогноза бурением. Для обнаруже­ ния нефтяной оторочки разведочную скважину следует заложить в той части залежи, в которой ожидается смеще­ ние оторочки под действием регионального напора пла­ стовых вод. Если нефтяной оторочки в этой части нет, то можно считать доказанным, что ее нет в других частях за­ лежи. В случае отсутствия движения пластовых вод в изу­ чаемой залежи, разведочные скважины для открытия неф­ тяной оторочки следует закладывать на пологом крыле складки, где ожидается максимальная ширина нефтяной оторочки. При наличии нефтяной оторочки необходимо опреде­ лить ее промышленное значение. В слз^ае определения промышленного значения оторочки ее необходимо разве­ дывать как нефтяную залежь, а разведку газовой залежи прекратить. При непромышленном значении нефтяной оторочки разведывается только газовая залежь или газо­ вая залежь и нефтяная оторочка разведываются совме­ стно. Разведку нефтяных оторочек рекомендуют вести ко­ роткими профилями из 2-3 разведочных скважин вкрест выявленных оторочек. При разведке газовых залежей, а также газовых залежей с нефтяной оторочкой используют метод В.П. Савченко. 231

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Этот метод применим при наличии двух скважин, одна из которых пробурена в контуре газовой залежи, другая - за его пределами (в воде). По полученным данным о напоре вод и пластовом давлении воды и газа вычисляют положе­ ние ГВК. кг = [Уе Ке

- 100 (Рв - /),)] /

[Уе -

Уг],

где Уе, Уг - плотность воды и газа в Пластовых условиях; Рв, Рг - пластовое давление воды и газа; кг - превышение отметки точки замера пластового давления газа в газовой скважине над отметкой ВНК; кгв - разность высотного положения точек замера пластово­ го газа и воды. Если второй скважиной вскрыто скопление нефти (неф­ тяная оторочка), то замеренные значения пластового давления нефти используются для расчета высотного поло­ жения ГНК и ВНК по формулам: кг=

[У„ кгн - 100

(рн-рг)]

I \.Ун - У г],

К = [ув кнв - 100

(рв-р„)]

I [ув -

Ун\,

где у„^ - плотность нефти в пластовых условиях; р„, Рг - пластовое давление нефти и газа; йги - разность высотного положения точек замера пластово­ го давления газа и нефти; к„ - превьппение отметки точки замера пластового давления нефти в нефтяной скважине над отметкой ВНК; к„в - разность высотного положения точек замера пластово­ го давления нефти и воды. 232

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

6.1.6. Особенности разведки многозалежных месторождений Значительное количество открытых месторождений представляют собой совокупность различных по геологиче­ скому строению, размерам, продуктивности залежи, распо­ ложенных в разрезе одна над другой, составляя диапазон нефтегазоносности до несколько тысяч метров. При развед­ ке многозалежных месторождений необходимо решать за­ дачу рационального сочетания процесса изучения каждой отдельной залежи и всего месторождения в целом. Методика разведки многозалежных месторождений определяется особенностями распределения по разрезу отдельных залежей нефти и газа, а также технико-эконо­ мическими показателями. На практике при разведке мно­ гозалежных месторождений возникает необходимость вы­ деления этажей разведки. Этаж разведки - часть разреза месторождений, включающая одну или несколько зале­ жей, которые могут быть разведаны самостоятельной сис­ темой (сеткой) расположения разведочных скважин. В один этаж объединяются сходные по геологическому строению, составу флюидов и условиям бурения залежи, расположенные близко друг от друга (>100 м). В этих ус­ ловиях все залежи могут быть разведаны одной системой разведочных скважин с испытанием всех объектов снизу вверх (рис. 26). Бурение единой сеткой скважин до подошвы нижнего продуктивного горизонта, последовательное опробование снизу вверх задержало бы изучение ее верхних горизонтов. Кроме того, большое количество опробований в одной сква­ жине отрицательно скажется на ее техническом состоянии и на качестве исследований. В один этаж разведки часто объ233

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

СИСТЕМА РАЗВЕДКИ РАЗРЕЗ

СНИЗУ ВВЕРХ

СВЕРХУ ВНИЗ

ОЧЕРЕДНОСТЬ

ОЧЕРЕДНОСТЬ

1

2

3

1

2

3

1

2

п

ш

Рис. 26. Система разведки многозалежных месторождений

единяют несколько залежей, для чего необходимо учиты­ вать следующие условия: - одинаковые физико-химические свойства УВ; - совпадение площадей залежей в плане; - близкое пластовое давление (разница не более 0,1 МПа); 234

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

- одинаковые режимы залежей; - сходный лито логический состав; - близкое расположение в разрезе залежей друг от дру­ га (не более 100 м). Как правило, этажи разведки должны соответствовать будущим этажам разработки, а система размещения разве­ дочных скважин должна быть ориентирована на будущий базисный горизонт этажа разработки - наиболее богатый УВ пласт. Более бедные пласты, обычно, вышезалегающие, разведуются попутно. Базисный горизонт является объек­ том детального изучения (отбор пшама, керна, ГИС и т. д.) и испытания в колонне каждой скважины. При проходке вышележащих продуктивных пластов данного этажа керн отбирается выборочно, проводится ГИС и опробование пла­ стов в колонне (ОПК) или на трубах (ОПТ). Таким образом, разведка всех залежей одного месторо­ ждения одной системой скважин вплоть до нижнего про­ дуктивного пласта и с испытанием всех объектов снизу вверх сокращает общее количество разведочных скважин, но вместе с тем удлиняет ввод месторождения в разработку. Поэтажная разведка сверху вниз на многопластовых месторождениях, наоборот, ускоряет ввод месторождения в разработку, но увеличивает затраты на разведку всех зале­ жей данного месторождения. Очередность изучения этажей разведки определяется техническими и экономическими показателями. Если залежи имеют примерно одинаковые запасы, разведку целесообразно проводить снизу вверх. В этом случае разведка потребует меньше затрат, так как ин­ формация о геологическом строении, коллекторских и дру­ гих свойствах залежей в верхних этажах будет получена при бурении разведочных скважин на нижние этажи. В случае бесперспективности нижних этажей можно испытывать 235

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

верхние этажи. Если залежи на различных этажах не равно­ значны по запасам, то разведку следует начинать с этажа, содержащего наиболее крупные и ценные залежи, которые могут рассматриваться как возможные основные (базисные) объекты разработки. Системы размещения разведочных скважин на пласто­ вых сводовых залежах могут применяться при разведке мно­ гопластовых месторождений, если их аппроксимировать суммарным резервуаром. Суммарный резервуар - часть про­ странства, заключенного между горизонтальной плоскостью и поверхностью, аппроксимирующей значения h-КтгКн - по­ казатель эффективного объема. Для построения суммарного резервуара по каждой скважине определяется значение эф­ фективной мощности (Л), пористости {Кп) и насьпценности {Кн) и показателя эффективного объема {h-Кп-Кн). Получен­ ные значения эффективного объема по скважинам в пределах этажа разведки наносят на план и строят поля суммарного по­ казателя эффективного объема. Разведочные скважины необ­ ходимо располагать согласно принципу «на каждую скважи­ ну - равная доля суммарного резервуара - плотности запасов». Опытно-промышленная эксплуатация (ОПЭ) как фак­ тор ускорения и удешевления разведки особенно эффектив­ на в случаях средних и мелких по запасам залежей газа и при наличии газопровода, так как для подсчета запасов по методике падения давления требуется отбор примерно 10% от начальных запасов. Опытно-промышленная эксплуатация нефтяных зале­ жей позволяет получить ряд режимных параметров продук­ тивного пласта, необходимых для составления технологиче­ ских схем разработки, в частности: - данных по дебитам в скважинах и их изменениях во времени; 236

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

- сведений о пластовых давлениях и их изменениях в процессе отбора; -информации о газовом факторе на нефтяных и конденсатном факторе на газовых месторождениях и их дина­ мике; - коэффициент извлечения нефти и других параметров, необходимых для подсчета запасов; - параметров для подсчета запасов газа по методу «па­ дение Д£1В ления». Для ОПЭ крупных и средних по запасам нефтяных мно­ гопластовых месторождений осуществляется бурение опыт­ но-эксплуатационных скважин на базисный горизонт по разряженной сетке с последующим сгущением до плот­ ности эксплуатационных скважин в пределах контура неф­ теносности. Однако при этом часто остается нерещенной проблема хранения или транспортировки объемов добьгтой нефти. Хранение нефти в земляных амбарах не только при­ водит к ее потере, но и создает опасность для окружающей среды, поэтому опытную эксплуатацию целесообразно на­ чинать при наличии условий ее вывоза или местного по­ требления.

6.1.7. Разведка залежей нефти и газа на шельфе Больщинство открытий на щельфе бьшо осуществлено в результате бурения в пределах морского продолжения нефтяных и газовых месторождений или зон нефтегазона­ копления, выявленных ранее на суше, которые протягива­ лись в акваторию. Так бьши обнаружены морские месторо­ ждения в Каспийском море, в акватории озера Маракайбо, в 237

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Калифорнии, Индонезии, Мексиканском заливе и других местах. Интенсивное расширение на акваториях поисковых работ на нефть и газ, ставшее возможным благодаря успе­ хам геофизики и технологии морского бурения, привело к открытию в их пределах не только многочисленных место­ рождений, но и новых нефтегазоносных областей. Многие осадочные бассейны, например, у берегов Норвегии, Брази­ лии, Ганы, Либерии, ЮАР, Шотландии, Индии, Австралии и других стран, бьши выявлены в пределах подводных ок­ раин континентов, прилегающих к участкам суши почти с полным отсутствием осадочного чехла. Бьшо установлено, что в осадочных бассейнах, расположенных как на суше, так и в акваториях, при переходе от суши к морю появляют­ ся отчетливые изменения в фациальном составе, мощности и возрасте осадочного выполнения, иными становятся гео­ термические градиенты, появляются новые типы структур, изменяется вертикальная зональность в размещении нефтя­ ных и газовых месторождений. Таким образом, акваториальные области характеризуются особенностями геологиче­ ского строения и условиями нефтегазоносности, отличными от прилегающих континентальных. В условиях акваторий наиболее дорогостоящими в цик­ ле поисково-разведочных работ являются операции по под­ готовке к бурению (сооружение буровых платформ и др.), в дальнейшем транспортировка продуктов добычи. Те и дру­ гие виды затрат намного превышают аналогичные затраты на суше. С другой стороны, стоимость геофизических работ на поисково-оценочном этапе на акваториях в большинстве случаев значительно ниже. Поэтому при оценке перспек­ тивных ресурсов очень важно определить тот нижний пре­ дел, который позволяет считать дальнейшие работы, и в первую очередь заложение поисковых скважин, на развдьша238

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

емой акватории рентабельными. Даже при открытии крупн ь к месторождений на акваториях проблема рентабельно­ сти ввода их в разработку имеет свою специфику, которая определяется целым рядом дополнительных требований к природно-географическим и геологическим условиям. К числу первых относятся глубина моря, удаленность от бе­ рега, климатические, гидрогеологические и метеорологи­ ческие условия, состояние морского дна, сейсмичность и др. Важным геологическим фактором, помимо запасов, яв­ ляются площадь и конфигурация месторождения, число, эффективная мощность и глубина залегания продуктивных горизонтов, средние дебиты скважин, качество нефти (вяз­ кость, сернистость, газовый фактор и т. д.). Предпочти­ тельны месторождения с большей эффективной мощно­ стью разреза и небольшой изометричной площадью, кото­ рые могут разрабатываться малым числом буровых плат­ форм наклонно направленными скважинами. Большое зна­ чение имеет открытие групп месторождений, характери­ зующихся значительным сходством геологического строе­ ния, условий разведки и разработки и сходным качеством нефти. При поисках залежей нефти и газа применяют геомор­ фологические, геофизические и геохимические методы, гео­ логическую съемку морского дна и глубокое бурение. Геоморфологические методы успешно выявляют ло­ вушки антиклинального типа на шельфе при условии, когда они соответствуют положительным формам рельефа мор­ ского дна, выявленным с помощью эхолото-самописцев. Такое соответствие наблюдается во многих акваториях, в том числе на щельфе Каспийского моря. Геологическая съемка выявляет в пределах дна зо­ нальные и локальные антиклинальные структуры, обна239

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

жающиеся под водой породы (острова) или с помощью бу­ рения мелких (до 10 м) картировочных скважин и исполь­ зованием дешифрирования материалов аэрокосмических съемок. Геохимические исследования широко используются при прогаозе нефтегазоносности континентального шельфа и входят в состав рационального комплекса методов при выявлении залежей нефти и газа. Поисковые геохимические методы (газовая и битумологическая съемки), основанные на выявлении рассеяния УВ из залежей (из-за явлений диффузии и др.), относятся к прямым геохимическим методам обнаружения нефтяных и газовых залежей, т. е. аномалии типа «залежь» (АТЗ). Геофизические методы (гравиразведка, магниторазвед­ ка, сейсморазведка) являются основными при поисках анти­ клинальных ловушек для нефти и газа. Наиболее эффектив­ ным является сейсморазведка, которая картирует в н е д р ^ не только геометрию антиклинальных структур, но и гео­ морфологию неантиклинальных ловушек, а с помощью данных глубокого бурения определяет литолого-фациальную обстановку осадконакопления, а следовательно, про­ гнозирует в разрезе наличие пород-коллекторов и флюидо­ упоров. Поисковое и разведочное бурение на шельфе произво­ дится: - с о стационарных оснований (искусственных остро­ вов); - с самоподнимающейся буровой платформы; - с буровых судов; - с полупогруженных оснований. Наиболее эффективным является бурение наклонно на­ правленных скважин, в том числе горизонтальных. 240

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

6.2. Стадия промышленной разведки (доразведка) Объектом изучения и уточнения геологического строе­ ния данной стадии является месторождение, введенное в эксплуатацию в основном по данным бурения разведочных и опережающих эксплуатационных скважин. Главная задача промьппленной разведки - получение информации для уточнения показателей разработки экс­ плуатационных залежей или подготовки к разработке зале­ жей или частей залежей, ввод в разработку которых плани­ руется во вторую очередь. На стадии доразведки методика работ определяется особенностями геологического строения изучаемого место­ рождения. Для участков залежей, не разведанных бурением, или выявленных новых залежей неантиклинального типа применяется разведочное бурение в комплексе с детализационной сейсморазведкой. Скважины размещают в зависи­ мости от сложности строения пласта коллектора или по профильной системе, или по равномерной сетке. Доразведка крупных залежей нефти и газа осуществля­ ется бурением эксплуатационных скважин, которые уточ­ няют параметры, необходимые для составления проекта опытно-промышленной эксплуатации для газовых место­ рождений или технологических схем для нефтяных место­ рождений. Бурение осуществляется на отдельных )^астках залежи по сетке, близкой к плотности будущей эксплуатационной сетке. Эта методика особенно эффективна для случая изу­ чения сложнопостроенных месторождений, таких как газо­ конденсатные с нефтяной оторочкой. В случае многопластовых месторождений, введенных в разработку по базисному горизонту, для выявления и дои241

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

зучения залежей, расположенных в верхней части разреза, используют данные, полученные по )гже пробуренным сква­ жинам, путем переинтерпретации всех геологических и гео­ физических материалов. По результатам этих исследований производится оценка залежей в вьппележащих горизонтах и принимается решение о бурении специальных разведочных или оценочных скважин в наиболее перспективньк участ­ ках. Доразведку залежей, расположенных ниже базисного горизонта на 200-300 м, проводят эксплуатационными сква­ жинами, увеличив их проектную глубину. Мелкие месторождения доразведываются в процессе бурения эксплуатационных скважин (в количестве не более 3-4), которые уточняют строение залежи и определяют тех­ нологию разработки.

Контрольные вопросы 1. Цели и задачи разведочно-эксплуатационного этапа? 2. Что является объектом этого этапа работ ? 3. Какой комплекс работ применяется на этом этапе? 4. Каковы принципы ведения геолого-разведочных ра­ бот? 5. Как определяют базисный горизонт разведки? 6. По какой причине выделяют этажи разведки? 7. Какие системы заложения разведочных скважин ис­ пользуют на этом этапе? 8. Как определяют количество геолого-разведочных скважин? 9. Каков принцип заложения разведочных скважин на массивных и пластовых залежах? 242

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

10. Каковы особенности разведки газовых и газонеф­ тяных залежей? 11. Каковы особенности разведки залежей, связанных с неантиклинальными ловушками? 12. Для каких целей закладывают опытно-эксплуата­ ционные скважины? 13. Каковы объекты и цели промышленной разведки? 14. Каковы особенности поисков и разведки залежей в акваториях?

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

Глава

7

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ГЕОЛОГО-РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ (ГРР) НА НЕФТЬ И ГАЗ Для сравнительного анализа производственной дея­ тельности предприятия на каждой стадии ГГР используют ряд показателей. На стадии выявления и подготовки объектов к по­ исковому бурению эффективность оценивают по: - количеству локализованных ресурсов категории D i и уровню обеспеченности и планируемого прироста запасов; -коэффициенту подтверждаемости объектов поиска (Кп) - отношению числа подтверждаемых объектов (Мпод) ко всем оцениваемым бурением объектам (Моц) одного литолого-стратиграфического комплекса: гг

^ЛОД

.

-продолжительности подготовки одного локального объекта. Продолжительность фиксируется от начала поис­ ковых геолого-геофизических работ на данной площади до зачисления в фонд подготовленных; - себестоимости подготовки одной ловушки, т. е. по сумме фактических затрат по всем видам работ (геодезиче­ ским, сейсмическим, геохимическим, буровым, полевым, камеральным). Эти показатели эффективности сравниваются с аналогичньши показателями за предшествующий период. 244

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

На стадии поисков и оценки месторождений основ­ ными показателями эффективности являются: - коэффициент успешности поисков (Кусп), определяе­ мый отношением числа открытых залежей (М) к общему числу оцениваемых бурением объектов (Ыоц)'. К

-

^УСП

-

^

• '

- д о л я продуктивности поисково-оценочных скважин, представляющая собой отношение количества поисковых скважин, из которых получен промышленный приток УВ, к общему числу пробуренных скважин за отчетный период, вьфаженное в процентах: ^ N,„ -100% . ^ОБЩ

- Среднее количество скважин и средний объем буре­ ния, затраченные на открытие одного месторождения (за­ лежи). Этот показатель характеризует эффективность мето­ дики поисков и качество подготовки локальных объектов к бурению. Здесь учитьшаются скважина-открьшательница и все непродуктивные скважины и объемы их бурения, про­ буренные до скважины, давшей промьппленный приток УВ; - средние затраты на открытие одного месторождения. Это отношение суммарных затрат на открытие всех место­ рождений, обустройство площадей к числу открытых ме­ сторождений за определенный период; - средняя величина запасов категорий Ci + Сз, при­ ходящаяся на одно оцененное бурением месторождение. Этот показатель определяется отношением объема запа­ сов категорий Ci -i- Сг по всем месторождениям к их ко­ личеству; 245

Бурцев М.И. Поиски и разведка местороокдений нефти и газа

- средняя продолжительность поисков на открытие од­ ного месторождения. Этот показатель исчисляется затрата­ ми календарного времени до получения первого промыш­ ленного притока УВ в скважине. На этапе разведки и опытпо-промышленпой экс­ плуатации эффективность ГРР оценивают по следующим показателям: - прирост запасов У В категории В + Ci на один рубль капитальных вложений; на один метр поисково-разведоч­ ного бурения и на одну пробуренную скважину по форму­ лам: Q Q . где Q - капитальные вложения в поисково-разведочное бу­ рение в рублях; М- объем поисково-разведочного бурения в метрах; N - количество пробуренных поисково-разведочных и дру­ гих С1сважин;

- д о л я продуктивных разведочных скважин, опреде­ ляемая отношением их количества к общему числу разве­ дочных скважин; - продолжительность разведки месторождений опреде­ ляется календарным временем, затраченным на разведоч­ ные работы, т. е. от начала бурения первой разведочной скважины до даты окончания бурения последней разведоч­ ной скважины. При оценке эффективности ГГР необходимо учитывать, что показатели имеют сравнительный характер между фак­ тическими и проектными, нормативными или показателями работ на других объектах. При этом сравниваемые объекты должны находиться в сопоставимых природных и геологи­ ческих условиях. 246

ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Глава 8 ОХРАНА НЕДР и ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ПОИСКОВО-РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТАХ Проведение всех видов геолого-разведочных работ со­ провождается ростом нагрузки на окружающую среду: унич­ тожение лесов, сельхоззтодий, эрозии почв, загрязнения воздушной среды и источников питьевой воды нефтепро­ дуктами и химическими материалами. Поэтому на современном этапе проведение геолого­ разведочных работ немыслимо без мероприятий по охране окружающей среды и недр. Охрана окружающей среды и недр представляет собой комплекс требований и мероприятий, направленных на ра­ циональное изучение и комплексное использование недр, предотвращение потерь полезных ископаемых и исключе­ ние отрицательного воздействия на окружаюгцую среду. 8.1. Основные положения охраны недр и окружающей среды В соответствии с законом РФ о недрах, основными тре­ бованиями по охране недр при проведении ГРР являются: -соблюдение установленного законодательством по­ рядка, предоставление недр в пользование и недопущение самостоятельного пользования недрами; - обеспечение полноты геологического изучения ра­ ционального комплексного использования и охраны недр; - проведение опережающего геологического изучения недр, обеспечивающего достоверную оценку запасов полезных иско247

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

паемых или свойств участка недр, предоставленного в пользо­ вание в целях, не связанных с добьией полезных ископаемых; - проведение государственной экспертизы и государст­ венного учета запасов полезных ископаемых, а также уча­ стков недр, используемых в целях, несвязанных с добычей полезных ископаемых; - обеспечение наиболее полного извлечения из недр за­ пасов основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых и попутных компонентов; -достоверный учет извлекаемых и оставленных в не­ драх запасов основных и совместно с ними залегающих по­ лезных ископаемых и попутных компонентов при разработ­ ке месторождений полезных ископаемых; - о х р а н а месторождений полезных ископаемых от за­ топления, обводнения, пожаров и других факторов, сни­ жающих качество полезных ископаемых и промьппленную ценность месторождений или осложняющих их разработку; -предотвращение загрязнения недр при проведение работ, связанных с пользованием недрами, особенно при наземном хранение нефти, газа или иных веществ и отходов производства, сбросе сточных вод; -соблюдение установленного порядка консервации или ликвидации предприятий по добыче полезных ископае­ мых и подземных сооружений, не связанных с добычей по­ лезных ископаемых; -предупреждение самовольной застройки площадей месторождения и соблюдение установленного порядка ис­ пользования этих площадей в иных целях; - предотвращение накопления промышленных и быто­ вых отходов на площадях водосбора и в местах залегания подземных вод, используемых для питьевого и промышлен­ ного водоснабжения. 248

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

Все работы по геологическому изучению недр подле­ жат государственному учету и государственной регистра­ ции по единой системе, установленной органом управления государственным фондом недр. Для разработки федеральных и региональных программ геологического изучения недр, комплексного использования месторождений полезных ископаемых, рационального разме­ щения предприятий по их добьие ведется государственный кадастр месторождений и проявлений полезных ископаемых. Государственный кадастр месторождений и проявлений полезных ископаемьпс включает сведения по каждому ме­ сторождению - количество и качество полезных ископае­ мых и попутных компонентов; горнотехнические, гидрогео­ логические, экологические и другие условия разработки ме­ сторождений; геолого-экономическая оценка месторожде­ ний по каждому проявлению полезных ископаемых. С целью учета состояния минерально-сырьевой базы ведется государственный баланс запасов полезных иско­ паемьпс. Этот баланс содержит сведения о количестве, каче­ стве и степени изученности запасов каждого вида полезных ископаемых по месторождениям, имеющим промьппленное значение, о их размещении, степени промышленного освое­ ния, о добьие и потерях. Постановка на государственный учет запасов откры­ тых, разведанных и эксплуатируемьгх залежей нефти и газа производится государственными органами по результатам государственной экспертизы. Государственная экспертиза запасов может проводить­ ся на любой стадии геологического изучения месторожде­ ний при условии, что представляемые на экспертизу геоло­ гические материалы позволяют дать объективную оценку количества и качества запасов полезных ископаемых, их на249

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

родно-хозяйственного значения, горнотехнических, гидро­ геологических, экологических и других условий их добычи. Государственные органы контролируют и списание за­ пасов залежей нефти и газа, добытых, потерянных в процес­ се эксплуатации, утративших промышленную ценность или не подтвердившихся в процессе дальнейшего изучения. Контроль за соблюдением пользователями недрами за­ конодательства о недрах, определенных лицензией условий пользования недрами, полнотой изучения геологического строения недр, соответствием геолого-разведочных работ рег­ ламентам, методическим руководствам и другим норматив­ ным документам, имеюпщм обязательную силу доя всех поль­ зователей недр, полнотой и достоверностью исходных данных осуш;ествляет Министерство природных ресурсов РФ. Контроль за выполнением требований по охране недр при проведении геолого-разведочных работ на нефть и газ проводит Государственный комитет по надзору за безопасШуШ ведением работ в промьппленности и горному надзору (ГОСГОРТЕХНАДЗОР), задачей которого является, в част­ ности, обеспечение соблюдения установленного порядка пользования недрами, учета и списания запасов, правильно­ сти консервации и ликвидации нефтяных и газовых скважин. При проведении геолого-разведочных работ геологиче­ ская служба осуществляет ведомственный контроль за ох­ раной недр и окружающей среды.

8.2. Охрана недр и окружающей среды при поисках и разведке нефти и газа При проектировании ГРР на нефть и газ на всех стади­ ях вьшолняются требования по охране и рациональному ис­ пользованию недр. 250

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

На региональном этапе ГРР выбор рационального ком­ плекса должен обеспечивать получение наз^но обоснован­ ной геологической модели изучаемого региона. На стадии выявления и подготовки объектов по поис­ ковому бурению основное внимание необходимо обращать на кондиционную подготовку объектов комплексом мето­ дов. На стадии поисково-оценочного бурения рациональное изучение осадочного чехла предполагает его вскрытие вплоть до фундамента или на технически возможную глу­ бину, чтобы не пропустить продуктивные горизонты. На стадии разведочно-эксплуатационных работ бурение в комплексе с другими методами должно обеспечивать пол­ ноту изучения параметров, необходимых для подсчетов за­ пасов и составлению технологической схемы для нефтяного месторождения или проекта опытно-промышленной экс­ плуатации газового месторождения. Одной из задач по охране недр является освоение не только нефти и газа, но и попутных компонентов (этана, пропана, бутана, гелия, серы в газах, тяжелых металлов в нефтях, лития, цезия, рубидия, стронция, калийных солей, щелочей и др.) в водах нефтегазовых месторождений. При бурении поисковых и разведочных скважин на нефть и газ они оказывают технологическое воздействие на целостность массива горных пород, на окружающую при­ роду и приводят к возникновению экологических проблем: загрязнение подземных вод углеводородами, обводнение залежей; загрязнение окружающей среды химическими реа­ гентами буровых растворов. К загрязнению поверхности приводит: - о т к р ы т о е фонтанирование скважин, особенно если в нефтях или газах содержится сероводород; 251

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

- прорыв газа по трещинам в виде грифонов; - и з л и я н и е минерализованных подземных вод, приво­ дящих не только к загрязнению, но и к потере ценных ее компонентов. Значительный ущерб может нанести интенсивная экс­ плуатация разведочных и эксплуатационных скважин на газонефтяных и газоконденсатньгх месторождениях. Сни­ жение давления на газонефтяных месторождениях приводит к потерям при разработке нефтяной оторочки, а для газо­ конденсатных залежей - к вьшадению в жидкую фазу и по­ тере тяжелых углеводородов. Поисково-разведочное б)фение осуществляется в соот­ ветствии с геолого-техническим нарядом (ГТН), который является основным документом, где приводятся интервалы глубин, в которых возможны осложнения в процессе буре­ ния (обвалы ствола скважины, нефтегазопроявления, от­ крытое фонтанирование и др.), и меры по их предотвраще­ нию. По завершении работ скважины ликвидируются, снача­ ла этому процессу подвергаются опорные, параметриче­ ские, поисковые, разведочные, оказавшиеся после бурения непродуктивными, затем - эксплуатационные, нагнетатель­ ные, наблюдательные, пробуренные в неблагоприятных гео­ логических условиях. В следующую группу входят скважи­ ны, которые не могут использоваться по техническим при­ чинам, а затем эксплуатационные скважины, дальнейшее использование которых невозможно или нецелесообразно вследствие полного обводнения или падения дебита ниже предельно рентабельного. Ликвидация скважин проводится с соблюдением всех норм и требований по охране недр. При этом в скважинах со слабопродуктивными или непродуктивными пластами 252

Ч а с т ь III. Общие сведения о геолого-разведочном процессе на нефть и газ

устанавливаются цементные мосты, а над кровлей послед­ него верхнего пласта цементный мост должен бьггь на вы­ соте не менее 50 м. Ствол скважины заполняется глинистым раствором, плотность которого позволяет создать на забое давление, превьппающее пластовое. Для предотвращения загрязнения земель в районе бу­ рящейся скважины нефтью, мазутом, буровым раствором сооружаются отстойники и амбары и проводится обваловка территории буровой скважины. После заверщения строи­ тельства скважины все земли, занятые под буровую, долж­ ны быть восстановлены. Особое внимание следует уделять охране природы при проведении поисково-оценочных работ в зоне многолетней мерзлоты (криолитозоне), так как окружающая среда здесь наиболее уязвима при проведении сейсморазведочных ра­ бот, бурении скважин, строительстве дорог, трубопроводов и трудно восстанавливается. Для сохранения мерзлых грунтов при бурении необхо­ димы специальные фундаменты, предусматривающие ис­ кусственное охлаждение и сохранение естественного холо­ да, что позволяет предотвратить растаивание мерзлого грунта в основании буровой установки в течение всего пе­ риода бурения. При строительстве дорог, поселков, трубопроводов в условиях криозоны необходимо учитывать их влияние на мерзлоту, проводить постепенное наблюдение с помощью автоматизированных станций. В связи с тем, что транспортная техника приводит к разрущению почвенного покрова тундры, необходим транс­ порт высокой проходимости на специальных надувных щинах с минимальным давлением на грунт, который не вызы­ вает нарушения почвенно-растительного слоя. С целью со253

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

хранения растительного покрова тундры, грузы и буровое оборудование завозится в основном по зимникам, а летом вертолетами и по водным артериям. В этих условиях при производстве сейсморазведки применяются не взрывные источники (вибросейсмы) для возбуждения сейсмических волн. Для сброса технических вод в естественные водоемы применяются очистные сооружения.

Рекомендуемая

литература

1. Аксенов А.А., Королюк И.К., Гогоненков Г.Н. и др. Нефте­ газоносность ловушек органогенного типа. - М.: ТОО «ГИСА», 1994. 2. Баженова O.K., Бурлин Ю.К., Соколов Б.А., Хаин В.Е. Гео­ логия и геохимия нефти и газа. - М.: Изд-во МГУ, 2000. 3. Бакиров А.А., Бакиров Э.А. и др. Теоретические основы и методы поисков и разведки скоплений нефти и газа. - М.: Выс­ шая школа, 1987. 4. Бакиров А.А., Ермолкин В.И. и др. Геология и геохимия нефти и газа. - М.: Недра, 1993. 5. Бакиров Э.А., Ермолкин В.И., Ларин В.И. и др. Геология и геохимия нефти и газа. - М.: Недра, 1990. 6. Бурцев М.И., Мстиславская Л.П. Особенности заложения поисковых и разведочных скважин на ловушках различного гене­ тического типа. - М.: Изд-во РГУ нефти и газа, 1992; 7. Висковский Ю.А. Термобарические условия нефтегазонос­ ных бассейнов // Историко-генетический метод оценки перспек­ тив нефтегазоносности. - М . : Недра, 1984. 8. Вассоевич КБ. Современные представления об условиях образования нефти. - М.: Знание, 1981. 9. Габриэлянц Г.А., Пороскун В.И., Сорокин Ю.В. Методика поисков и разведки залежей нефти и газа. - М.: Недра, 1985. 255

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

10. Габриэлянц Г.А. Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений. - М.: Недра, 2002. 11. Гаврилов В.П. Общая и региональная геотектоника - М.: Недра, 1986. 12. Губкин КМ. Учение о нефти. Изд. 3-е. - М.: Недра, 1975. 13. Гутман КС. Методика подсчетов запасов нефти и газа. М.: Недра, 1985. 14. Еременко КА., Чилингар Г.В. Геология нефти и газа на рубеже веков. - М.: Наука, 1996. 15. Ермолкин В.К, Бакиров Э.А., Сорокова Е.И. и др. Крите­ рии прогноза фазовой зональности углеводородов в осадочный толщах земной коры. - М.: Недра, 1998. 16. Интерпретация данных сейсморазведки: Справочник / Под ред. О.А. Потапова. - М.: Недра, 1990 17. Полъстер Л.А., Висковский Ю.А., Николенко В.А. и др. Историко-генетический метод оценки перспектив нефтегазонос­ ности. - М . : Недр», 1984. 18. Карцев А.А. Основы геохимии нефти и газа - М.: Недра, 1978. 19. Карцев А.А., Вагин СБ., Шугрин В.П.. Брагин Ю.Н. Неф­ тегазовая гидрогеология. - М.: Высшая школа, 2001. 20. Клещев К.А. Геодинамика нефтегазоносных бассейнов. М.: ВНИИОЭНГ, 1986. 21. Краткая энциклопедия нефтегазовой геологии. - М.: Издво Академии горных наук, 1998. 22. Крылов Н.А. Проектирование и управление поисковоразведочными работами на нефть и газ. - М.: РГУ нефти и газа, 2000. 23. Кунин Н.Я., Косова С.С., Блохина Г.Ю. Прогнозирование НАЛ нефти и газа на основе сейсмостратиграфического анализа. М.: ВНИИОЭНГ, 1987. 256

Рекомендуемая

литература

24. Кунин Н.Я., Кучерук Е.В. Сейсмостратиграфия в решении проблем поиска и разведки месторождений нефти и газа. - М.: ВИНИТИ АН СССР, 1984. 25. Кунин Н.Я. Подготовка структур к глубокому буренрпо для поисков залежей нефти и газа. - М.: Недра, 1981. 26. Максимов СП., Шеин B.C. Тектоника литосферных плит теоретическая основа научного прогноза в геологии нефти и га­ за // Геология нефти и газа. - 1986. - № 9. 27. Методика ускоренной подготовки залежей нефти к разра­ ботке / Коллектив авторов / Под ред. В.П. Филиппова и А.А. Аксе­ нова. - М . : Недра, 1996. 28. Михайлов А.Е. Структурная геология и геологическое картирование. - М.: Недра, 1984. 29. Наумов А.Л., Хафизов Ф.З. Новый вид литологических ловушек в неокомских отложениях Западной Сибири // Геология нефти и газа. - 1986. - № 6. 30. Несмеянов Д.В. Происхождение и миграхщя нефти и газа. М.: Изд-во РУДН, 1995. 31. Нестеров И.И., Васильев В.Б. Теория и практика нефтегазоразведочных работ. - М.: Недра, 1993. 32. Нефтяные и газовые месторождения СССР: Справочник. Кн. 1 и 2 / Под ред. СП. Максимова. - М.; Недра, 1987. 33. Основы теории геохимических полей углеводородных скоплений / Под ред. А.В. Петухова, И.С. Старобинца. - М.: Не­ дра, 1993. 34. Перродон А. История крупных открытий нефти и газа. М.: Мир, 1994. 35. Подсчет запасов нефти, газа, конденсата и содержание в них компонентов: Справочник / Под ред. В.В. Стасенкова, И.С. Гутма­ на.-Ы.:Яедра, 1989. 257

Бурцев М.И. Поиски и разведка местороадений нефти и газа

36. Прошляков Б.К., Кузнецов В.Г. Литология. - М.: Недра, 1991. 37. Разведка месторождений нефти и газа в различных геоло­ гических условиях: Конспект лекций / Под ред. Э.А. Бакирова. и.: МИНГ им. И.М. Губкина, 1987. 38. Рациональный комплекс и методика поисков и скоплений нефти и газа / Коллектив авторов / Под ред. Э.А. Бакирова. - М.: МИНГ им. И.М. Губкина. 39. Региональный этап в геолого-разведочном процессе на нефть и газ / Коллектив авторов / Под ред. Э.А. Бакирова. - М.: МИНГ им. И.М. Губкина, 1987. 40. Сейсмическая стратиграфия / Под ред. Ч. Пейтона. - М.: Мир, 1982. 41. Семенович В.В. Гидрогеология нефтегазоносных бассей­ нов: Учебное пособие. - М.: Изд-во МГУ, 2000. - 107 с. 42. Серкеров С.А. Гравиразведка и магниторазведка. - М.: Недра, 1997. 43. Соколов Б.А., Ларченков Е.П. Анализ истории нефтегазо­ носности недр // Сов. геология. - 1982. - № 10. 44. Соколов Б.А., Баженов O.K., Егоров В.А. и др. Структур­ ные и историко-генетические построения при поисках нефти и газа. - М.: Изд-во МГУ, 1998. 45. Тараненко Е.И. Основы геохимии нефти и газа. - М.: Издво УДН, 1989. 46. Тиссо Б., Вельте Д. Образование и распространение неф­ т и . - М . : Мир, 1981. 47. Хаин В.Е. Общая геотектоника. - М.: Недра, 1973. 48. Чахмахчев В.А. Геохимические исследования и методы при поисках и разведке нефти и газа. - М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2002. 258

Рекомендуемая

литература

49. Ведомости Съезда народных депутатов Российской Феде­ рации и Верховного Совета Российской Федерации. - 1992. № 16, ст. 834. 50. Собрание законодательства Российской Федерации. 1995. - № 10, ст. 823; 1999. - № 7, ст. 879; 2000. - № 2, ст. 141; 2001. - № 21, ст. 2061; № 33 (ч. I), ст. 3429; 2000. - № 40, ст. 3871; 2002. - № 22, ст. 2026; 2003. - № 23, ст. 2174; № 17, ст. 1637.

Оглавление

ПРЕДИСЛОВИЕ

3

УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

5

Ч а с т ь ! . ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОЛОГО-РАЗВЕ­ ДОЧНОМ ПРОЦЕССЕ НА НЕФТЬ И ГАЗ Глава 1. История развития геолого-разведочных работ на нефть и газ Контрольные вопросы Глава 2. Состояние нефтяной и газовой отраслей мира и России Контрольные вопросы Ч а с т ь П. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГЕОЛОГО-РАЗ­ ВЕДОЧНЫХ РАБОТ НА НЕФТЬ И ГАЗ Глава 3. Основные принципы и методы геолого-разведоч­ ных работ 3.1. Классификация запасов и ресурсов нефти и го­ рючих газов 3.1.1. Общие положения 3.1.2. Группы запасов и ресурсов нефти и газа по экономической эффективности 3.1.3. Категории запасов и ресурсов нефти и га­ за по геологической изученности и степени промышленного освоения 3.1.4. Характеристика месторождений (зале­ жей) нефти и горючих газов по фазовому со­ стоянию

260

7 7 15 16 23

24 25 27 27 32

34

39

Оглавление

3.1.5. Градация месторождений (залежей) нефти и горючих газов по величине извлекаемьпс за­ пасов 3.1.6. Распределение залежей нефти и горючих газов по сложности геологического строения .. Контрольные вопросы 3.2. Стадийность геолого-разведочного процесса на нефть и газ Контрольные вопросы 3.3. Методы геолого-разведочных работ на нефть и газ 3.3.1. Геологические методы 3.3.2. Геофизические методы Контрольные вопросы 3.3.3. Буровые работы Контрольные вопросы 3.3.4. Математические методы Контрольные вопросы Ч а с т ь Ш. ЭТАПЫ И СТАДИИ ГЕОЛОГО-РАЗВЕ­ ДОЧНЫХ РАБОТ НА НЕФТЬ И ГАЗ Глава 4. Региональный этап геолого-разведочного процесса на нефть и газ 4.1. Стадия прогноза нефтегазоносности 4.2. Стадия оценки зон нефтегазоносности Контрольные вопросы 4.3. Оценка перспектив нефтегазоносности 4.3.1. Качественный прогноз нефтегазоносно­ сти 4.3.1.1. Тектонический и палеотектонический факторы Контрольные вопросы 4.3.1.2. Литолого-фациальный фактор ... Контрольные вопросы 4.3.1.3. Геохимический фактор нефтега­ зоносности Контрольные вопросы 261

40 41 45 45 58 58 58 62 77 78 82 82 83

84 84 87 92 96 97 98 99 113 114 124 125 138

Бурцев М.И. Поиски и разведка месторождений нефти и газа

4.3.1.4. Геотермические факторы нефте­ газоносности Контрольные вопросы 4.3.1.5. Гидрогеологический фактор неф­ тегазоносности Контрольные вопросы 4.3.1.6. Критерии сохранности скоплений УВ 4.3.1.7. Реконструкция процессов нефте­ газообразования 4.3.1.8. Выявление положения очагов ге­ нерации УВ Контрольные вопросы 4.3.2. Количественная оценка прогнозных ре­ сурсов 4.3.3. Построение карт перспектив нефтегазо­ носности Контрольные вопросы Глава 5. Поисково-оценочный этап 5.1. Стадия выявления и подготовки ловушек 5.1.1. Выявление антиклинальных ловушек .... 5.1.2. Подготовка антиклинальных ловушек 5.1.3. Выявление и подготовка поисковых объ­ ектов в солянокупольных областях 5.1.4. Выявление и подготовка неантиклиналь­ ных ловушек (НАЛ) 5.1.4.1. Выявление и подготовка ловушек рифогенного класса 5.1.4.2. Выявление и подготовка НАЛ в терригенных отложениях 5.2. Стадия поисков и оценки месторождений 5.2.1. Подстадия поисков залежей 5.2.2. Подстадия оценки залежей (месторожде­ ний) 5.2.3. Заложение поисковых и оценочных сква­ жин

262

139 146 147 153 154 154 155 162 163 171 173 174 174 174 176 181 183 185 189 193 194 198 199

Оглавление

5.2.3.1. Заложение скважин на антикли­ налях простого строения 5.2.3.2. Заложение скважин на антикли­ налях нарушенного строения 5.2.3.3. Заложение скважин на ловушках неантиклинального типа

Контрольные вопросы Глава 6. РАЗВЕДОЧНаЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ ЭТАП ... 6.1. Стадия разведки и опытно-промьшшенной экс­ плуатации 6.1.1. Разведка пластовых сводовых залежей ... 6.1.2. Разведка массивных залежей 6.1.3. Разведка залежей в терригенных неанти­ клинальных ловушках 6.1.4. Разведка залежей в карбонатных неанти­ клинальных ловушках 6.1.5. Разведка газовых и газонефтяных зале­ жей 6.1.6. Особенности разведки многозалежных месторождений 6.1.7. Разведка залежей нефти и газа на шельфе .. 6.2. Стадия промышленной разведки (доразведка) ...

Контрольные вопросы

200 205 207

211 213 213 220 222 225 227 228 233 237 241

242

Глава 7. Оценка эффективности геолого-разведочных работ (ГРР) на нефть и газ Глава 8. Охрана недр и окружающей среды при поисковоразведочных работах 8.1. Основные положения охраны недр и окружаю­ щей среды 8.2. Охрана недр и окружающей среды при поисках и разведке нефти и газа РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

263

244 247 247 250 255

Михаил Игнатьевич Бурцев ПОИСКИ И РАЗВЕДКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА

Учебное пособие

Редактор Ж.Б. Медведева Корректор О. Белътран-Легас Технический редактор Н.А. Лощенова Компьютерная верстка Н.В. Малаховская Дизайн обложки М.В. Шатихина

Тематический план 2005 г., № 10

Подписано в печать 27.04.2006 г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура Тайме Усл. печ. л. 15,4. Уч.-изд. л. 11,6. Усл. кр.-отт. 12,1. Тираж 300 экз. Заказ 371 Издательство Российского университета дружбы народов 117923, ГСП-1, Москва, ул. Орджоникидзе, 3

Типография ИПК РУДН 117923, ГСП-1, Москва, ул. Орджоникидзе, 3 Тел.: 952-04-41