Михаил Калинко - Тайны образования нефти и горючих газов
Коэффициент извлечения газа, естественно, значительно выше, чем нефти, но все же почти никогда не "оставляет 100%. В среднем он принимается равным 85%, но может быть значительно ниже и зависит как от природных факторов (состава содержащих газ пород, их пористости и проницаемости, наличия воды в пре-I делах залежи, битумов, окисленной нефти и др.), так и от технических показателей (количества скважин, темпов отбора и т. д.). При интенсивном отборе газ, содержащийся в плохо проницаемых участках, может оказаться "зажатым" со всех сторон водой и не попадет скважины, вследствие чего останется в недрах.
По указанным причинам, говоря о запасах нефти и газа в месторождениях, обычно различают две их группы: геологические запасы, т. е. те количества этих Полезных ископаемых, которые содержатся в недрах данного месторождения, и извлекаемые, т. е. те их количества, которые при современной технологии могут быть извлечены на поверхность. Запасы различают также и по степени разведанности месторождения, т. е. по вероятности подтверждаемости.
Прежде чем переходить к описанию того, как ищут и открывают месторождения нефти и газа, следует отметить, что за более чем 120-летний период развития нефтяной промышленности в методах поисков и разведки произошли значительные изменения. Это связано, во-первых, с изменениями требований к месторождениям, а во-вторых, с успехами в развитии физических и других фундаментальных наук.
Kaк уже отмечалось, вначале нефть добывали с помощью колодцев, а затем из неглубоких скважин, стоимость которых была сравнительно небольшой. Поэтому даже те незначительные количества нефти, которые добывали с помощью этих выработок, давали прибыль, что содействовало развитию добычи. Однако с увеличением глубины бурения скважин и, следовательно, со значительным возрастанием их стоимости уже не любое количество получаемой с их помощью нефти оказывалось рентабельным. Чем глубже скважина, тем выше тот минимальный ее дебит, который будет рентабельным. Так, например, если скважина глубиной до 1000 м дает в сутки 1 т нефти, то она может оказаться рентабельной, но если такое же количество нефти дает скважина глубиной 4000-5000 м, стоимость которой может превышать 1 млн. рублей, то бурение ее будет экономически нерентабельным.
Мало того, рентабельность добычи нефти и газа зависит еще от многих факторов: общего количества добываемых на месторождении нефти или газа, места расположения месторождения, удаленности его от путей сообщения, мест потребления, населенных пунктов и т. д. Так, если где-то на севере Западной Сибири, вдали от населенных пунктов, дорог и нефтегазопроводов, будет открыто нефтяное месторождение, из которого можно добывать не более 100 т нефти (или 100 тыс. м3 газа в сутки), то вряд ли будет рентабельной разработка его в настоящее время. Большое значение имеют также общие запасы нефти и газа на месторождении: если затраты на обустройство и эксплуатацию превышают стоимость добытых нефти и газа, то разрабатывать такое месторождение экономически нерентабельно. Если же мелкое месторождение находится, например, в районах промыслов Баку или Западной Украины и не требует существенных затрат на обустройство, то его разработка может быть рентабельной.
Особые требования предъявляются к месторождениям, расположенным в акваториях: они должны иметь значительные запасы, чтобы оказались рентабельными затраты не только на бурение скважин, но и на создание эстакад, подводных трубопроводов, иногда и подводных хранилищ и т. д.
В начальный этап развития нефтяной промышленности поиски месторождений были сравнительно легким делом: вблизи выходов нефти на поверхности заклады вались сначала колодцы, а затем и мелкие скважины, из которых, как правило, и добывали нефть. Однако по мере использования таким образом всех выходов поиски нефти становились все более затруднительными, пока не было установлено, что в таких районах нефтяные месторождения располагаются по определенным линиям, которые так и были названы "нефтяными линиями".
После того как выяснилось, что нефть и газ занимают самые высокие участки в складках горных пород, их поиски получили научную, точнее, геологическую основу. Теперь уже надо было не искать мифические "нефтяные линии", а изучать геологическое строение территории и по получаемой на поверхности информации устанавливать места перегибов слоев на глубине, где закладывать буровые скважины. Как правило, такие скважины давали фонтаны, если они были пробурены в районах, характеризующихся наличием других месторождений.
Однако оказалось, что во многих районах вблизи выводов нефти не было обнаружено значительных по запасам месторождений. Так, на территории Грузии было выявлено несколько тысяч нефтепроявлений, но в результате бурения скважин удалось открыть лишь единичные, небольшие по запасам месторождения. После того как поисковыми работами были охвачены все районы вблизи выходов нефти, возник вопрос о том, нет ли месторождений и в других районах?
Так постепенно появилась необходимость предварительной оценки перспектив нефтегазоносности новых регионов, в которых нет нефтепроявлений и еще не проводились поисковые работы. Примером прогнозов нефтегазоносности таких территорий, которые в дальнейшем блестяще подтвердились, явились предположения академика И. М. Губкина о нефтегазоносности Волго-Уральской провинции и Западной Сибири.
С тех пор прогнозировались перспективы нефтегазоносности различных частей территории и акваторий нашей страны и многих других стран, и, как правило, они подтверждались открытием новых многочисленных месторождений нефти и газа.
Периодически издаются карты перспектив нефтегазоносности нашей страны и других стран, на которых находят отражение все возможно нефтегазоносные территории и акватории. В настоящее время совершенно очевидно, что все участки земной коры, в пределах которых имеется достаточно мощная толща осадочных пород (или так называемые осадочно-породные бассейны), можно считать потенциально нефтегазоносными. Но более определенная оценка может быть дана лишь на основе изучения геологического строения и истории геологического развития такой территории или акватории.
Вот почему первым этапом работ, проводимых с Целью оценки перспектив нефтегазоносности, является изучение геологического строения и геологической истории региона с использованием всей доступной информации, включая сведения, получаемые с помощью искусственных спутников Земли. Если такой информации недостаточно, необходимо бурить так называемые опорные и параметрические скважины, с помощью которых можно определить, какие породы и на каких глубинах залегают, какова мощность осадочных отложений, могут ли они содержать нефть и газ и т. д. Однако такие скважины дают лишь "точечную" информацию, т. е. позволяют определять глубину залегания и состав пород в данной точке. Между тем, как отмечалось, важно знать характер залегания пластов в пространстве. Поскольку породы, слагающие пласты, обладают различными физическими свойствами (плотностью, электропроводностью, магнитностью и т. д.), то изменение глубины их залегания влияет на характер физических полей. Так, если соль, обладающая минимальной среди горных пород плотностью, залегает вблизи дневной поверхности, то на этом участке будет также наименьшей величина ускорения силы тяжести (рис. 27).
Рис. 27. Схема гравиметрической разведки. Минимум ускорения сил тяжести над соляным куполом
От более плотных пород можно получить отражения искусственно вызванных сейсмических волн и тем самым прослеживать поверхности таких пластов, что определяется с помощью сейсмической разведки (рис. 28).
Рис. 28. Схема сейсмической разведки: 1-5 - сейсмографы, регистрирующие отраженные от пласта волны упругих колебаний
Интерпретация геофизической и геологической информации позволяет определить мощность осадочных пород, их состав, условия залегания, высказать соображения о перспективах нефтегазоносности крупных территорий и акваторий и даже наметить наиболее перспективные области и районы, в которых следует в первую очередь проводить поисковые работы.
Таким путем, например, проводились работы в Западной Сибири и Средней Азии, где сначала были пробурены опорные скважины и одновременно проведены геофизические исследования, а затем уже начались собственно поиски месторождений. Однако от этих работ до поисков месторождений нефти и газа довольно далеко, хотя нередко бывает, что первыми опорными скважинами открывают месторождения. Обычно эти месторождения небольшие, как правило, характеризуют потенциальные возможности крупных территорий и акваторий. Дело в том, что месторождения нефти и газа занимают лишь небольшую площадь, не более 1-3% перспективных земель. Совершенно очевидно, что невозможно разбурить поисковыми скважинами всю территорию с целью слепого поиска месторождений. Потому все усилия геологов-нефтяников и газовиков направляются на повышение степени вероятности открылся месторождений нефти и газа первыми же скважинами.
