Как найти место рождения нефти

Нефть называют «чёрным золотом», потому что это углеводород, без которого немыслимо развитие современного промышленного производства. Нефть и газ — основа топливно энергетического комплекса, который производит горючее, смазочные материалы, нефтяные компоненты используются в строительных материалах, косметике, продуктах питания, моющих средствах. Это сырьё продаётся за валюту и приносит благосостояние странам и народам, обладающим огромными его запасами.

Как находят месторождения нефти?

Добыча полезных ископаемых начинается с разведки месторождений. Геологи определяют возможное залегание нефтяных горизонтов в недрах сначала по внешним признакам — географии рельефа, выходам нефтяных пятен на поверхность, наличию следов нефти в грунтовых водах. Специалисты знают, в каких осадочных бассейнах можно предположить наличие нефтяных пластов, у профессионалов есть на вооружении различные методы разведочно-поисковых исследований, в том числе поверхностное изучение выходов горных пород и геофизическая визуализация разрезов.

Предположительный район залегания месторождения определяется по совокупности признаков. Но даже если они присутствуют все, это не означает, что детальная разведка обнаружит нефтяной бассейн с большими запасами, необходимыми для того, чтобы начать промышленную добычу. Часто бывает так, что разведочное бурение не подтверждает коммерческую ценность месторождения. Эти риски всегда присутствуют в нефтеразведке, но без них невозможно определить структуры (ловушки), в которых скапливается нефть в необходимом для разработки количестве.

Определение границ месторождения и изучение объёма залежей

После подтверждения наличия нефтяных пластов требуется определить географические размера месторождения и его объём. Это делается способом бурения скважин, многие из которых бывают пустыми, но затраты окупаются сторицей, когда залежь правильно окантована и становится ясно, что её имеет смысл разрабатывать.

Достаточно сказать, что разведка новых месторождений всегда дешевле, чем покупка уже разведанных запасов. Поисковая часть разработки — это всего 2-3 доллара за баррель, а потом к себестоимости добавляются затраты на разработку, эксплуатацию, транспортировку. Но в итоге заниматься нефтедобычей выгодно, этот бизнес даёт колоссальные прибыли.

Объём бассейна исследуется способом определения дебита разведочных скважин, то есть при помощи подсчёта количества поднимаемой на поверхность нефти в единицу времени. По этому показателю высчитывается рентабельность разрабатываемого участка, определяется необходимый диаметр эксплуатационных скважин и необходимое для них оборудование — вышки, насосы.

Технологии добычи нефти

Самыми известными способами разработки нефтяных месторождений являются:

• механический (насосный)
• фонтанный
• сланцевый

Механический (насосный) способ добычи нефти

Механический означает бурение скважины трубами на глубину залегания пласта, установку насосного оборудования и откачка нефти с помощью компрессора. Компрессор находится на поверхности, от него к насосу подводится шнур для питания насоса энергией.

Фонтанный способ

Фонтанный способ — самый экономичный. Он основан на том, что нефтяной пласт в недрах находится под давлением пород, и жидкость сама поднимается на поверхность. Оборудование скважины состоит в этом случае только из труб в скважине и арматуры на поверхности, которая регулирует силу фонтана. Со временем напор, бьющий из скважины, ослабевает, тогда на место арматуры устанавливается механизированное оборудование, собирающее сырье в специальные резервуары.

Сланцевый метод добычи нефти

Сланцевая добыча нефти является самой дорогостоящей. Она осуществляется с помощью бурения вертикальной скважины с поворотом бура в горизонтальную плоскость вдоль нефтеносного пласта. После горизонтального пробуривания делается гидравлический разрыв для интенсификации поступления нефти в скважину. Сланцевая революция началась с разработки в США двух месторождений Bakken и Eagle Ford. Учёные утверждают, что запасов сланцевой нефти на планете хватит на 300 лет. Есть мнение, что сланцевый метод добычи нефти может быть очень опасен для окружающей среды.

В России и арабских странах нефть добывают традиционно механическим и фонтанным способами. Обходится она для российских нефтедобывающих компаний примерно в 15 долларов за баррель, в Саудовской Аравии — 6 долларов, в Америке сланцевая добыча рентабельна при себестоимости около 40 долларов за баррель. Добывают нефть не только на суше, но и на море, устанавливая плавучие нефтедобывающие платформы.

Как добывают нефть – интересное видео

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

А стоит ли оно того?
Геологоразведка предшествует непосредственно добычи и требует огромных инвестиций, использования самых современных технологий, глубокой и всеобъемлющей экспертизы. Бурение самой простой неглубокой скважины обходится в миллионы рублей, на шельфе, например, в Северном море, затраты могут достигать 1,5 млрд, и это не предел.

На таком фоне значение всех этапов геологоразведки трудно переоценить, ведь каждая скважина, промахнувшаяся мимо нефти, может стать причиной огромных убытков. А для долгосрочного развития компании и отрасли в целом необходимо постоянно искать новые места залегания нефти. Даже небольшие перерывы чреваты резким снижением добычи в будущем.

В те времена, когда углеводороды практически не применялись в промышленности, а ценилась только их горючесть и вязкость, за миллионами баррелей никто не гнался. Поэтому добывали сырье часто там же, где увидели его на поверхности почвы, и никто не мог предугадать, когда оно закончится. По мере развития индустрии в начале двадцатого века потребовались большие объемы сырья, и именно это время можно считать точкой отсчета для геологоразведки в современном понимании.

Где искать нефть?
Одно из ключевых свойств нефти заключается в том, что она обладает меньшей плотностью, чем вода. Проверить это очень легко: налейте в любую емкость подсолнечного масла и добавьте воду. Вода окажется внизу, масло поднимется наверх. Если в емкости остался и воздух, представляющий собой смесь газов, то он расположится на самом верху, сформировав третий слой. Именно так нефтеносные пласты и формируются: снизу вода, посередине нефть, выше – природный газ. Породы, заключающие нефть и допускающие свободное перемещение и накопление жидкостей и газов, называются коллекторами. Чаще всего они – осадочные. Пористость коллекторов зависит от типов зерен, а также от наличия цемента. Проницаемость определяется размером пор и их сообщаемостью.

Главнейшими коллекторами нефти являются пески, песчаники, конгломераты, доломиты, известняки и другие, хорошо проницаемые горные породы. При этом для формирования коллектора необходимо, чтобы пористый слой был заключен между непроницаемыми слоями, например, глиной и гипсом.

Нефть залегает в так называемых “ловушках”, в которых богатые углеводородами слои оказываются зажатыми между непроницаемыми слоями. Они являются главной добычей нефтяников. Но бурить наугад бесполезно, ведь большинство месторождений расположены на глубине более километра и с поверхности ловушки не видно. Чтобы увеличить шансы на успех, нефтяники используют аэрофотосъемку и сейсморазведку.

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

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

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

Звуковые волны способны пронизывать землю на 3 км в глубину и более. Почва хорошо проводит звук.

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

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

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

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

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

Вот такую трудоемкую работу приходится проделывать до полномасштабной добычи нефти.

http://www.vestifinance.ru

Возврат к списку

В 1860 – 70-е годы главным поисковым признаком был поверхностный выход нефти, вблизи которого и закладывали скважину. Эти годы были началом нефтяной промышленности. Двадцать лет спустя появился новый принцип поиска – “ход по следу”, когда скважины закладывались по “нефтяной линии” – прямой, соединяющей две продуктивные скважины. В 1859 году нефтепромышленник США полковник Дрейк пробурил удачную скважину в низине. В результате скважины стали закладывать в пониженных рельефах, но вскоре нефть обнаружили на возвышении и буровые стали затаскивать в горы. Порой это приводило к крупным открытиям, т.к. повышение рельефа иногда соответствует антиклинальным поднятиям на глубине. Следуя этому принципу на побережье Мексиканского залива в 1901 – 1905 г. г. на антиклинальной складке было открыто 17 месторождений нефти.

В 1863 г. русский академик Г.В. Абих и позже американский геолог И.С.Уайт высказали идею, что нефтяные месторождения приурочены к антиклинальным складкам, положив начало антиклинальной теории.

Используя эту теорию, было обнаружено Новогрозненское месторождение нефти. В 1911 г. И.М. Губкин выявил рукавообразную залежь, не имеющую никакой связи с антиклиналью.

И в конце первого десятилетия прошлого века многие нефтепромышленники поняли, что без геологического обоснования бурение скважин – затея опасная. В эти годы широкое распространение получила геологическая съемка (метод изучения поверхностной геологии и геоморфологии местности, на основании чего составлялась геологическая карта района).

Геологическая съемка дала хорошие результаты. На ее основе было открыто уникальное нефтяное месторождение Болнвар-Коустл (Венесуэла), в Иране – нефтяной гигант Месджид-и-Сулейман и др. Влияние геологов распространилось и на процессы эксплуатации месторождений.

Проведение геологической съемки геологи называют полевыми работами, хотя им приходится работать и в тайге, и в горах. К полевому сезону геологи тщательно готовят снаряжение, топографический инструмент, карты, рацию, изучают предыдущие исследования. В маршрут отправляются на машинах, на лошадях или пешком. В маршруте внимательно изучаются пласты горных пород, выходящие на поверхность (их состав, углы выхода и наклона). Все это тщательно записывается в дневник, делаются фотография, рисунки. Приходится рыть шурфы, закопушки, канавы. При геологической съемке бурятся и мелкие (500 – 600 м) каргировочные скважины.

После окончания полевого геологического сезона, а он бывает летом, все данные изучаются, сводятся к составлению геологической карты и пояснительной записки к ней.

Геологическая карта – это проекция на горизонтальную плоскость (топографическую основу) выходов горных пород на дневную поверхность. Геологическая съемка бывает разного масштаба в зависимости от поставленных задач. Различают региональную и детальную съемки. Региональной съемкой покрыта вся территория РФ, а детальная съемка проведена далеко не везде.

Но геологическая съемка прослеживает антиклиналь не всегда. Чтобы “прощупать” глубокие недра используют геофизические методы поиска. сейсморазведку, гравиразведку, магниторазведку, электроразведку.

Сейсмический метод геофизики основал на изучении особенностей распространения упругих колебаний в земной коре. Сейсмические волны могут быть вызваны взрывом. Скорость их распространения в породе варьирует от 2 до 8 км/с и зависит от плотности: чем плотнее порода, тем быстрее проникают сквозь нее сейсмические волны. На разнице раздела двух сред с различной плотностью упругие колебания частично отражаются, возвращаясь к поверхности земли, и частично преломившись, продолжают свое движение вглубь недр до новой поверхности раздела.

Отраженные сейсмические волны улавливают сейсмоприемниками.

В настоящее время применяются невзрывные методы – импульсные, вибрационные и эл. динамические.

Гравиметрический метод впервые для поисков нефти был применен в 1922 г. на побережье Мексиканского залива. Данные гравиметрической съемки используют для составления соответствующих карт. В настоящее время используют высокочастотную гравиразведку для выявления месторождений нефти и газа на глубине.

Обычно гравиразведка применяется в комплексе с магниторазведкой. Над местом залегания магматических пород возникает магнитное поле. По отклонению магнитной стрелки судят о наличии железных руд. Часто магнитометры устанавливают на самолетах, что удобно для изучения труднодоступных районов. Современные магнитометры позволяют выявить поднятия на глубине 6-7 км.

Существует еще один геофизический метод — электроразведка, разработанный в 1923 г. французом К. Шлюмберже. Идея метода в том, что горные породы обладают различными диэлектрическими свойствами: нефть – диэлектрик, а отложения с железными минералами – проводники. Создавая искусственное электрическое поле, геофизики зондируют недра, изучают сопротивление горных пород.

Но геологические и геофизические методы поиска не всегда дают ответ на вопрос – есть в недрах залежь нефти или газа. Поэтому при поисковых работах рекомендуется комплексировать геолого-геофизические методы с геохимическими и гидрогеологическими. Газовая съемка впервые предложена В.А. Соколовым в 1930. Вокруг любой залежи образуется ореол рассеяния за счет фильтрации и диффузии газов по порам и трещинам пород. Достигая поверхности Земли, углеводородные газы образуют в верхних слоях микроконцентрацни. Отбирая пробы горных пород и грунтовых вод с глубин 2-3 до 20-50 м с помощью чувствительного газоанализатора определяют содержание газов в пробах. Чувствительность этих приборов очень высокая -они могут установить присутствие одного объема углеводородных газов в нескольких миллионах объемов воздуха. Над нефтяными и газовыми залежами обычно образуются газовые аномалии, которые являются прямым поисковым признаком. Но аномалия может смещаться от источника вверх, или может быть непромышленной залежью.

Люминесцентно-битуминологическая съемка исследует ореол рассеяния битумов. Над залежами нефти и газа содержание битумов в породе повышается, отбирают пробы и изучают их в ультрафиолетовом свете.

Радиоактивная съемка основана на перераспределении радиоактивных элементов (в первую очередь урана) над нефтегазовыми залежами. В пределах проекции контура залежи на дневную поверхность обнаруживается зона пониженной радиоактивности. Эти изменения регистрируются приборами.

Гидрохимическим методом изучают химический состав подземных вод и содержание в них растворенных газов. По мере приближения к залежи концентрация этих компонентов в водах возрастает, что служит признаком скопления УВ.

В акваториях и на шельфе широко применяются геофизические методы: сейсмические исследования методом отраженных волн (MOB), глубинное сейсмическое зондирование (ГСЗ) в комплексе с методом преломленных волн (МПВ), гравиметрия, магнитометрия, геотермические исследования.

Последние годы ознаменовались началом практических работ по построению моделей месторождений. Таких моделей создано пока немного, но работы по компьютеризации при изучении нефтегазоносности проводятся интенсивно. Обобщение накопленного опыта по методам поисков нефтегазоносных структур отражается в документе “Регламент по созданию постоянно действующих геолого-технологических моделей нефтяных и нефтегазовых месторождений”, введенном в действие 10.03.2000 г.

Модель практически рассматривается как обширная сводка данных по геолого-геофизической изученности месторождения с целью прогнозирования нефтегазовых работ.

В геологических целях широко используется космическая техника. Возникла космическая геология, изучающая геологическое строение Земли – Аэрогеология.

Космическая геология располагает многими методами. Это – визуальное наблюдение, фото – телевизионная, спектрометрическая, радарная, инфракрасная и другие виды съемки, а также магнитные, радиационные, рентгеновские и другие исследования.

Благодаря космометодам получено много результатов по уточнению строения и формирования тектонических структур, проанализировано строение труднодоступных регионов, выявлены геологические особенности многих территорий.

Космическая геология выявляет структуры, благоприятные для накопления нефти и газа (в частности, зоны разломов) и других полезных ископаемых.