Нефть. От первых скважин до новой эпохи - Глеб Олегович Трухин

не позволяющий нефти и газу выйти на поверхность, обеспечивая их сохранность в пластах. Снизу пласт подпирается материнской породой или водой, что дополнительно удерживает нефть внутри коллектора и предотвращает ее вытекание. Различные виды пластов показаны на рисунке 1.

Рисунок 1. Виды месторождений по режимам работы нефтяных пластов

Месторождения бывают разные по соотношению полезных ископаемых. Месторождения полезных ископаемых отличаются по составу содержащихся в них ресурсов. Иногда в залежах есть только нефть или газ – такие месторождения называют нефтяными или газовыми. Когда в залежах и то и другое – такие месторождения могут дополнительно называть газонефтяными или нефтегазовыми, в зависимости от содержания того или иного ресурса. Аналогичная ситуация и с нефтегазоконденсатными месторождениями: если газового конденсата больше, чем нефти, то такие залежи будут относиться к газоконденсатнонефтяным.

Многие месторождения можно разделить по геологическому строению – на сложные и простые. Простыми называются месторождения нефти, продуктивные горизонты которых характеризуются относительной выдержанностью литологического состава, а слой коллекторного пласта продуктивен по всему объему залежи. Месторождения сложного строения разбиты тектоническими нарушениями на ряд изолированных блоков, а коллекторный пласт имеет изменчивые свойства по объему залежи.

Другая не менее важная классификация – географическое положение. Платформенные – содержат основной объем мировых запасов нефти, включая большинство крупнейших залежей. Например, на Восточно-Европейской и Западно-Сибирской платформах. В складчатых областях, подверженных геологической активности, находятся более мелкие месторождения, что усложняет их разработку.

К крупнейшим месторождениям мира относятся: Аль-Гавар в Саудовской Аравии с запасом 12 млрд тонн, Большой Бурган в Кувейте с запасом 11 млрд тонн, Боливар Костал в Венесуэле с запасом 8,3 млрд тонн. Самые крупные месторождения в России: Самотлорское – 6,2 млрд тонн (7-е место), Ромашкинское и Приобское – по 5 млрд тонн (13-е и 14-е места соответственно), Лянторское – 2 млрд тонн (37-е место), Федоровское – 1,8 млрд тонн (42-е место).

Но все эти запасы являются уже разведанными месторождениями. Именно на основе этих данных и строятся все гипотезы о формировании и происхождении нефти. Вопрос поиска новых месторождений остается открытым. Их находят на все большей глубине. Но какими методами пользуются геологи?

Первым этапом в нефтяной промышленности является геологическая разведка. Именно она позволяет выявить те места, где находится месторождение полезного энергоресурса. Геологоразведка может дать представление о глубине залегания, объемах нефти или газа, о строении и составе пластов и многих других характеристиках для планирования и оптимизации процессов разработки и добычи месторождений нефти.

Современные технологии геологоразведки предполагают проведение комплексных геологических, геофизических и геохимических работ. Залог успешной разведки – соблюдение четкой последовательности работ.

Первая стадия георазведки – это геологические исследования. Они включают в себя изучение природных недр на предмет наличия или отсутствия определенных структур, выявление осадочных бассейнов, в которых может содержаться нефть или газ. На второй стадии используются геофизические и геохимические методы, которые помогают выявить залежи и запасы нефти в породе, не применяя бурение.

Одним из геофизических методов является сейсморазведка. Она основана на закономерности распространения в земной коре упругих волн, создаваемых специальным прибором на поверхности. В разных породах они распространяются с разной скоростью, а на границах раздела двух фаз (жидкой и твердой) они частично отражаются. Именно это отражение фиксирует сейсмоприемник, данные от которого расшифровывают геологи, получая представление о глубине и местонахождении залежи. Однако такой способ непрактичен из-за малой глубины разведки, поэтому чаще всего используют специальные приборы, создающие волны определенной частоты и длины.

Второй способ – электроразведка, основанная на различиях электропроводности горных пород. Граниты, известняки и песчаники, насыщенные соленой минерализованной водой, хорошо проводят электрический ток, тогда как глины и песчаники, насыщенные нефтью, имеют очень низкую электропроводность. На практике геологи создают искусственное электромагнитное поле с помощью специальных стержней, по которым проходит ток, и измеряют электрическое сопротивление пород. Высокое сопротивление при замерах может указывать на наличие залежей нефти или газа, поскольку эти вещества ухудшают проводимость.

Третий способ основан на изменчивой силе гравитации. Гравиразведка – это метод поиска залежи, при котором определяется место с аномально низкой гравитацией, что позволяет предположить наличие нефти в данном месте. Породы, которые содержат в себе нефть или газ, имеют низкую плотность относительно других пород или пород, содержащих воду, в результате появляются места с относительно низкой силой тяжести.

Четвертый способ разведки основан на использовании магнитного поля. Разные горные породы отличаются по плотности, электропроводимости и способности отражать и поглощать волны, а также по магнитным свойствам. Магнитная проницаемость пород значительно варьируется, что позволяет определить наличие нефти и газа.

Земля сама является большим магнитом с магнитным полем, которое искажается в зависимости от состава пород и присутствия углеводородов. Для съемки применяют магнетометры, установленные на самолетах, которые проводят облеты территории на заданной высоте. Аэромагнитная съемка позволяет обнаруживать антиклинали на глубине до 7 километров, даже при высоте менее 300 метров, что важно для поисков залежей нефти и газа.

В отдельную группу стоит выделить геохимические методы определения залежи. К ним относятся газовая съемка, которая измеряет присутствие углеводородных газов в приповерхностном слое почвы. По большой концентрации таких газов можно судить о наличии нефтяного месторождения. А также битуминологический анализ, который проводят для определения присутствия битумов в почве, что может свидетельствовать о возможном наличии залежи.

Третья стадия включает в себя разведочное бурение. При выявлении перспективного месторождения строятся первые скважины. Этот этап является самым дорогим на стадии разведки залежи нефти, поэтому и самым рискованным. Если нефть действительно находится в этом месте, то происходит экспертная оценка качества нефти и ее количества и принимается решение о дальнейшей добыче.

На этапе тестирования скважины для оценки экономической целесообразности инженеры-геологи измеряют ее дебит и анализируют данные пластового давления. Эти данные позволяют определить масштаб залежи и принять решение о начале полномасштабной разработки.

Дебит скважины, объем нефти, который способна выдать скважина за единицу времени, – это один из основных показателей, который будет влиять на ее рентабельность. Величина скорости добычи может измеряться в м3/с, тысячах м3/ч, тысячах м3/сут. и т. д.

Теперь, когда вопросы о природе нефти, ее происхождении, местах залегания и методах поиска исчерпаны, можно перейти к самому главному – процессу добычи этого ценного полезного ископаемого.

Прежде всего стоит упомянуть о четырех стадиях разработки залежи, известных как цикл жизни залежи, в период ее использования. Первый этап заключается в максимальном увеличении добычи нефти. В течение этого периода, который длится около трех-пяти лет, залежь постепенно отдает все большее количество ресурса. Часто окончание данного этапа совпадает с завершением бурения скважин.

Второй этап – это поддержка максимального дебита скважины. В это время добыча