Михаил Калинко - Тайны образования нефти и горючих газов
К сожалению, пока еще не закончена разработка самых методов поисков месторождений нефти и газа, связи с чем сначала приходится намечать места возможного наличия месторождений и лишь с помощью "исковых скважин окончательно определять их наличие или отсутствие на данном участке. С этой целью проводят детальные сейсмические работы, которые позволяют определить характер залегания пород на интересующей площади и места образования ими повышенных частей ловушек. В этих точках закладывают буровые скважины для окончательного выяснения наличия (или отсутствия) в разведуемой части территории месторождения нефти и газа. Следует сказать об одной опасности, которая подстерегает разведчика при поисках нефти и газа. Дело в том, что при определенных условиях бурения и испытания скважин можно пропустить залежь нефти или газа, в связи с чем прийти к неправильному выводу об ее отсутствии в районе пробуренной скважины. Дело в том, что в процессе бурения скважины через долото прокачивается промывочная жидкость, которая выполняет одновременно несколько функций: охлаждает долото, выносит образующиеся в результате разрушения пород обломки и одновременно "штукатурит" стенки скважины, создавая на них давление и тем самым предотвращая их обрушение и поступление в скважину воды из пересеченных водоносных горизонтов.
Как правило, плотность промывочной жидкости колеблется в пределах 1,15-1,25 г/см3, благодаря чему на глубине 2000 м давление на забое скважины составляет 23-25 МПа. Если давление в нефтеносном или газоносном пласте будет выше этой величины, то нефть и газ будут поступать в скважину, и можно будет установить наличие залежи в случае ее пересечения скважиной. Однако в тех случаях, когда давление в пласте будет ниже давления жидкости в стволе скважины, жидкость из скважины будет поступать в пласт и оттеснит находящиеся в нем нефть и газ. При этом она может настолько плотно "заштукатурить" стенки скважины, что нефть и газ не смогут поступать из пласта в скважину, и создастся впечатление об отсутствии их в недрах.
Разобщение скважины с пластом может быть обусловлено еще рядом причин, таких, например, как смыкание трещин в пласте из-за увеличения сжимающего давления в стенках скважин и других. Если в первом случае необходимо снижать плотность промывочной жидкости, то во втором, наоборот, нужно ее повышать. В случае бурения скважин с промывкой раствором имеющим недостаточную плотность при вскрытии нефтеносного и особенно газоносного горизонтов, может начаться фонтанирование, чрезвычайно опасное как для людей, работающих на буровой, так и для окружающей среды, особенно если скважина бурится в акватории Общеизвестно, какой вред причинили подобные аварии у берегов Калифорнии (США), в норвежском секторе Северного моря (месторождение Экофиск), в Мексиканском заливе у берегов Мексики и т. д.
Поэтому особенно важно найти оптимальный режим бурения, который, с одной стороны, исключал бы возможность открытого фонтанирования скважины, а с другой - позволял бы получать правильное представление о продуктивности вскрытых горизонтов. От процесса испытания скважин во многом зависит правильность получаемой информации. Достаточно напомнить, что вследствие неудовлетворительной методики испытания скважин в течение долгого времени не были открыты нефтяные месторождения на территориях Белоруссии и Грузии и некоторые геологи считали, что эти месторождения там отсутствуют.
Вообще надо отметить, что наиболее трудным моментом в нефтяной геологии является принятие решения при отрицательных результатах бурения поисковой скважины. В этом случае надо, во-первых, определить, почему не получен приток нефти и газа, сделать заключение об отсутствии в данном месте месторождения нефти и газа и, самое главное, дать предложение о прекращении бурения на площади или заложении новых скважин с указанием и обоснованием мест расположения последних.
Каждое такое решение весьма ответственно: ведь, с одной стороны, существует опасность пропустить месторождение, а с другой - предложить бурение заведомо непродуктивных скважин, т. е. напрасно затратить несколько сотен тысяч, а то и десятков миллионов рублей. Вот почему для принятия окончательного решения о прекращении поисков нефти и газа в каком-либо районе требуются достаточно серьезные теоретические предпосылки.
В практике поисков нефти и газа во многих регионах неоднократно возникали такие ситуации, когда бурение первых скважин оказывалось безрезультатным, и скептики, не верящие в достаточность теоретического обоснования продолжения поисковых работ, неоднократно предлагали прекратить поиски, мотивируя это необходимостью предотвращения ненужных затрат средств. Так, например, было в начале 1958 года, когда ставился вопрос о необходимости прекращения поисков нефти в Западной Сибири. Аналогичные ситуации возникали при поисках нефти и газа в Восточной Туркмении, Белоруссии и т. д. Только глубокое убеждение в правильности теоретических предпосылок, позволяющих высоко оценивать перспективы нефтегазоносности указанных регионов, предотвратило прекращение в них поисковых работ и тем самым позволило вовремя раскрыть и использовать богатства недр.
Научно обоснованный оптимизм часто вознаграждается: при правильном заложении и проведении поисковые скважины дают богатейшую информацию о нефтегазоносности недр. При этом дебиты их могут оказаться весьма высокими. Так, например, фонтанирующая скважина 45, пробуренная на месторождении Локбатан, вблизи Баку, выбрасывала ежедневно до 20 000 тонн нефти. Газовые скважины, пробуренные в разных регионах, нередко фонтанируют с дебитом 1-2, иногда даже до 10 млн. м3/сут.
Глава V. Как и почему возникали различные представления и гипотезы о происхождении нефти и горючих газов
Как и почему?
Решение проблемы происхождения нефти и горючих углеводородных газов имеет многовековую историю. Это была не простая история накопления фактов, когда постепенно, как на фотопластинке, выявляются правильные решения и вырабатывается общепризнанная точка зрения. Нет, это была история крупных открытий и догадок, когда вдруг все становится ясным и понятным, и крупных заблуждений, когда исследования заходят в тупик, из которого, кажется, нет выхода. Эту историю творили гении и посредственности, блестящие специалисты и дилетанты.
Наконец, решение этих проблем находилось в зависимости от уровня развития многих наук - геологии, органической химии, гидродинамики и др.
Анализируя историю решения проблем происхождения нефти и горючих газов, нельзя не поражаться тому, как многие гениальные ученые, располагая весьма ограниченной и неполной информацией, почти интуитивно правильно решали возникавшие вопросы, но в то же время другие, не менее крупные ученые, из-за ограниченности информации заблуждались, и их неправильные представления увлекали многих исследователей по ложному пути. Невольно приходят на ум известные слова К. Маркса: "В науке нет широкой столбовой дороги, и только тот может достигнуть ее сияющих вершин, кто, не страшась усталости, карабкается по ее каменистым тропам"[5]
Чтобы раскрыть "тайну" происхождения нефти и горючих углеводородных газов, необходимо было найти самые различные "улики" этих процессов[6]: и распространение нефти в земной коре, и ее химический состав, и "родственные" связи с породившим ее органическим веществом, и условия развития процесса рождения, и многое, многое другое. Трудность решения проблем происхождения нефти и углеводородных газов заключалась также в том, что вследствие своей исключительной подвижности эти полезные ископаемые почти никогда не остаются в месте своего "рождения". Более того, они постоянно меняют свой облик и состав. Поэтому данные проблемы никогда нельзя решить по одной из улик, например: по нахождению нефти и газа в определенных породах или по их составу, или по другой информации. Вот почему рассматриваемые проблемы и не могли быть однозначно решены до того, как удалось найти целые комплексы улик.
Многовековую историю решения проблем происхождения нефти и природных горючих газов можно дифференцировать на этапы по разным признакам: характеру получаемой информации, степени ее влияния на открытие новых месторождений нефти и газа, степени разработки теории и т. д. Если рассматривать этот вопрос с позиций характера информации, очевидно, следовало бы выделять этапы соответственно основным вехам развития нефтегазодобывающей промышленности: сначала до 1859 года, затем до 1957 года и, наконец, после 1957 года.
Если же анализировать историю решения описываемых проблем по степени их влияния на практику нефтегазопоисковых работ, то, вероятно, дифференциация на этапы должна быть другой: в первый этап, когда поиски проводились вблизи естественных выходов нефти, теоретические представления по существу не влияли на практику поисковых работ. Однако после 1910 года, когда нефтепоисковые работы начали распространяться на все новые и новые районы в старых нефтедобывающих странах и на новые страны, выбор мест заложения новых поисковых скважин должен был производиться, исходя из определенных представлений об условиях образования нефти.
