Некоторые вопросы подготовки запасов нефти
(Печатается в порядке обсуждения)
А. А. ТРОФИМУК
I
Эффективность поисковых и разведочных работ на нефть обычно оценивается двумя показателями: стоимостью подготовки одной тонны запасов и количеством запасов нефти в тоннах на один метр затраченного поискового и разведочного бурения.
Применяют также такой показатель, как отношение числа скважин, давших промышленный приток нефти или газа, к общему числу пробуренных скважин. Однако этот показатель пригоден только для оценки поисковых работ. Совместный же результат поисковых и разведочных работ этим показателем оценивать нельзя.
Первый показатель позволяет определять общие затраты на все виды работ, применяемые при поисках и разведке нефти, такие, как геолого-съемочные, геофизические, научно-исследовательские, буровые (структурные, поисковые и разведочные скважины), отнесенные к одной тонне подготовленных запасов нефти.
Второй показатель определяет потребность в наиболее дорогостоящем и важном при поисках и разведке виде работ - поисковом и разведочном бурении.
Наличие этих показателей за ряд лет позволяет выявить общую тенденцию повышения или понижения эффективности подготовки запасов нефти и обоснованно планировать прирост запасов.
Оба эти показателя только в том случае могут правильно отражать совокупный результат поисковых и разведочных работ, если под подготовленными запасами нефти подразумевается вполне определенная категория запасов.
Известно, что степень подготовки запасов нефти к разработке определяют тремя основными категориями.
К категории А относят полностью разведанные запасы, которые не требуют каких-либо разведочных работ и считаются доказанными.
К категории В относят запасы нефти, доказанные испытанием не менее двух скважин. Запасы этой категории определяются ориентировочно.
К категории С относят запасы возможные, выявленные хотя бы одной скважиной в ходе поисковых работ или предполагаемые по аналогии с соседними районами.
Для получения запасов категорий А и В разведочные работы проводятся в значительном объеме. Запасы категорий А и В суммируются и рассматриваются как запасы промышленных категорий, обосновывающих планирование капиталовложений в промысловое строительство.
Для определения же эффективности поисковых и разведочных работ нужно принимать в расчеты только запасы категории А как запасы, вполне законченные разведкой. Если же исходить из суммарной категории А+В, то показатели будут совершенно не сравнимы.
Например, в одном районе обеспечен большой прирост запасов нефти категории А, потребовавший больших затрат средств и большого объема бурения, а в другом районе при сравнительно небольших затратах в том же количестве подготовлены главным образом запасы категории В. Сравнение эффективности поисковых и разведочных работ по этим двум районам по суммарной категории запасов А+В дает совершенно различные результаты. В первом районе эффективность будет резко занижена, а во втором завышена. В следующем же году, когда во втором районе будет производиться доразведка площади с переводом запасов категории В в А, эффективность этих работ окажется равной нулю, так как никакого прироста запасов категории A+В эти работы уже не дадут.
Следует заметить, что совершенно недопустимо планировать прирост запасов по обобщенной категории A+В. При планировании необходимо определять, сколько запасов должно быть подготовлено по категории А, и рассматривать этот показатель как главный в подготовке запасов.
Однако определение эффективности подготовки запасов только по категории А встречает известные трудности. Запасы этой категории получаются в результате детальной разведки. В процессе поисковых и разведочных работ часто устанавливаются только запасы категорий С и В. Как же оценить эффективность этих разведочных работ?
Для оценки эффективности поисковых и разведочных работ, определивших запасы более низких категорий, чем категория А, предлагается условное отнесение выявленных запасов к категории А, исходя из следующих предпосылок.
Можно обоснованно считать, что каждая поисковая или разведочная скважина, давшая при испытании промышленный приток нефти, освещает площадь, относимую к категории А, равную квадрату, сторона которого определяется минимальным расстоянием между скважинами, установленным инструкцией по подсчету запасов.
Например, в скважине, заложенной на крупном брахиантиклинальном поднятии платформенного типа, получен при испытании промышленный приток нефти из пласта эффективной мощностью 5 м. По инструкции Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых при Совете Министров СССР (Инструкция по применению классификации запасов к месторождениям нефти и газов. Госгеолтехиздат, 1955.) минимальное расстояние между скважинами при отнесении запасов к категории А для такого типа структур установлено в 1250 м (В таблице на стр. 6 названной инструкции приводятся максимальные расстояния между скважинами. Мы предлагаем принимать минимальные расстояния между скважинами, которые по инструкции (стр. 6) должны быть уменьшены в два раза.). Площадь нефтеносности категории А условно может быть принята равной 1250 м X 1250 м = 156,25 га.
Запасы нефти подсчитываются на эту площадь, исходя из средней мощности пласта в 5 м и других параметров объемного определения запасов, полученных по данным исследований керна и нефти из этой скважины.
Если в скважине дают промышленный приток нефти и другие пласты, то по ним запасы категории А подсчитываются таким же образом.
Для залежей, приуроченных к эрозионным и рифовым массивам и нарушенным брахиантиклинальным складкам или к соляным куполам, минимальная площадь запасов категории А по одной скважине, давшей промышленный приток, согласно инструкции должна быть равной 250 м X 250 м = 6,25 га. Руководствуясь этими положениями, легко можно выделить из категорий В и С запасы, условно относимые к категории А.
II
По мере развития добычи нефти поиски и разведка нефтяных залежей все более и более усложняются. Все меньше остается районов с явными признаками нефти; новые залежи нефти обнаруживаются на больших глубинах и характеризуются более сложными геологическими условиями залегания. Все эти факторы влияют на снижение эффективности поисковых и разведочных работ.
Так, в США стоимость подготовки 1 м3 доказанных запасав с каждым годом повышается (Struth Н. Г. Повышение стоимости разведки новых запасов нефти в США. World Petrol, 1954, VIII, т. 25, стр. 42. ). Если в предвоенные годы подготовка 1 м3 запасов нефти стоила 1,26 долл., то в 1952 г. она возросла до 6,2 долл., а в 1953 г. уже до 6,8 долл. При этом стоимость подготовки запасов по новым районам в том же году оказалась равной 10,4 долл, на 1 м3 запасов.
По данным Кокса (Сох Р. Т.) значительно снизился в США и прирост запасов на 1 м затраченного поискового и разведочного бурения (IV Международный нефтяной конгресс. Отчет советской делегации, стр. 19. Изд. АН СССР, 1955.). Если в 1937 г. на 1 м бурения приходилось 47 т запасов, в 1945 г. 14 т, то в 1954 г. только 7 т.
В нашей стране открытие и разведка богатых залежей нефти в районах Татарии, Башкирии и Куйбышевской области обеспечили большой прирост запасов в пятом пятилетии (1951-1955 гг.). Эффективность поисковых и разведочных работ за счет названных и некоторых других районов значительно возросла.
Однако отмеченные выше факторы могут повлиять на снижение общей эффективности поисков и разведки нефти. Поэтому главной задачей нефтяной промышленности СССР в шестой пятилетке является всемерное развитие таких методов поисков и разведки нефти, которые повышают эффективность работ на нефть.
Главная роль в повышении эффективности поисков и разведки нефти должна быть возложена на геологов.
Богатый опыт поисков и разведки нефти в СССР и в зарубежных странах подтверждает правильность основной теоретической предпосылки поисков нефти - представления об условиях образования нефти и ее залежей.
Органическая теория происхождения нефти, несмотря на недостаточную разработанность ее, обосновывает возможность образования нефти на больших площадях, сложенных осадочными породами, образовавшимися в субаквальных условиях. Признаки нефти, которые можно считать первичными, обнаружены в породах всех возрастов от верхнего протерозоя до новейших третичных отложений. Образование залежей нефти контролируется условиями осадконакопления. Разработка теории генезиса нефти и условий образования ее залежей - одна из самых важных задач теоретического обоснования поисков нефти.
Нефтяные залежи, как доказано опытом и теорией, приурочены не только к сводовым частям относительно простых геологических структур, но также к моноклинальным склонам при выклинивании вверх по восстанию пород-коллекторов, к стратиграфическим несогласиям пород и к другим более сложным условиям. Тщательное изучение стратиграфии и фаций осадков, воссоздание обстановки и условий осадконакопления, совершенствование методов исследования пород, картирования структурных форм позволят дать сравнительную оценку перспектив нефтеносности обширных территорий СССР и научно обосновать направление и методику геолого-поисковых работ на нефть.
Развитие научно-исследовательских работ, связанных с поисками и разведкой нефти, является основным условием повышения эффективности поисков и разведки нефти.
Особое внимание должно быть уделено разработке методов, непосредственно обнаруживающих скрытые на глубине залежи нефти.
Необходимо проверить и оценить возможности геохимических, биохимических и радиометрических методов и настойчиво работать над другими методами непосредственного обнаружения залежей нефти.
Даже при наличии весьма совершенных прямых методов поисков нефти большую роль в поисках и разведке должна играть сейсморазведка, выявляющая условия залегания нефтесодержащих пород, знание которых необходимо при поисках, разведке и разработке нефтяных залежей. Решающим условием повышения общей эффективности поисковых и разведочных, работ на нефть и газ являются совершенствование методов сейсморазведки и создание новых методов, позволяющих выявить условия залегания пластов.
Проведенные в последние годы Ю.Н. Годиным региональные гравитационные, сейсмические и магнитные исследования, а также работы И.С. Огаринова по интерпретации материалов гравитационных и магнитометрических съемок показали большие возможности этих методов в выявлении структуры кристаллического фундамента, установлении генетической связи между дислокациями фундамента и покрывающих его пород осадочного чехла. Все эти данные могут быть использованы для общей оценки перспектив нефтегазоносности крупных регионов, для определения наиболее эффективного направления детальных геологических и геофизических поисков, а также для обоснования применения поискового бурения. Подобными исследованиями в короткие сроки необходимо охватить все перспективные в отношении поисков нефти и газа территории СССР.
Геологические и геофизические методы облегчают поиски и разведку нефти. При помощи этих методов обосновывается наиболее благоприятное расположение поисковых и разведочных скважин. Открытие и разведку залежей нефти и газа обеспечивает бурение скважин - основной и самый дорогостоящий вид работ.
Повышение эффективности поисков и разведки обеспечивается наиболее обоснованным расположением скважин и уменьшением их стоимости.
Широкое развитие перечисленных выше геологических и геофизических исследований позволит значительно поднять эффективность поискового и разведочного бурения.
Удешевление бурения скважин зависит от усовершенствования методов бурения, в частности от уменьшения диаметра скважин. Станки для бурения поисковых скважин должны быть легкими, портативными, способными при высоких скоростях достигать глубин 2000-3000 м.
При применении в Башкирии станка «Уфимец», техническое совершенствование которого еще не закончено, выявлена возможность сократить затраты на бурение поисковых скважин не менее чем в два раза. Скважины малого диаметра бурят не только при поисках, но и при разведке. Совершенствование техники бурения скважин, повсеместный переход на бурение поисковых скважин малых диаметров - главное условие снижения стоимости поисковых работ и повышения их эффективности.
Важную роль в повышении эффективности поисковых и разведочных работ на нефть должна сыграть также промысловая геофизика.
Наряду с усовершенствованием методов электрокароттажа скважин широкое развитие должны получить радиометрические и геохимические методы выявления нефтеносности разрезов поисковых и разведочных скважин.
Радиометрические методы исследования разреза скважин позволяют обнаружить (особенно в карбонатных коллекторах) нефтяные залежи, ранее не выявленные из-за несовершенства примененных методов.
В районах Урало-Поволжья среди мощных толщ карбонатных пород нижней перми, карбона и девона газовым кароттажем и другими методами обнаружены значительные залежи нефти. На эти горизонты следует обратить внимание при поисках нефти и на новых площадях.
III
Особое внимание должно быть уделено повышению качества подготовки запасов. Современные методы разработки нефтяных месторождений с применением законтурного и внутриконтурного заводнения для поддержания пластового давления требуют точного представления о запасах залежей и о локализации этих запасов в пределах залежи. Чем точнее определены запасы и их распределение, тем полнее могут быть извлечены они из залежи. Точность подсчета запасов по категории А примерно ±10%, по категории В ±25-30%, а по категории С ±50%.
Повышение точности подсчета запасов нефти должно достигаться не так за счет увеличения числа потребных разведочных скважин, как за счет повышения качества их проводки, за счет внедрения новых методов количественной интерпретации результатов электрокароттажа и других методов исследования скважин. Необходимо настойчиво работать над увеличением выхода керна при бурении продуктивных пластов, улучшением методов отбора керна путем применения специальных растворов на нефтяной и другой основе. Наличие таких кернов и их изучение позволят значительно повысить точность определения таких важных коэффициентов, как нефтенасыщение и нефтеотдача.
Важной проблемой является разработка методов получения керна из продуктивных пластов с сохранением присущего им давления. Разрешение этой задачи позволило бы достаточно точно определять все необходимые данные для подсчета запасов даже без опробования скважин.
За последние годы промысловыми геофизиками проведены весьма интересные работы по количественной интерпретации данных электрокароттажа. Представляется возможным определение по данным электрокароттажа таких констант, как пористость, проницаемость и нефтенасыщенность.
Широкое применение при поисках и особенно при разведке должен получить также метод гидроразведки, разработанный В.П. Яковлевым (ВНИИ). При помощи этого метода можно определить выдержанность нефтяного коллектора по площади и наличие непроницаемых преград в пласте между скважинами. Использование данных гидроразведки может значительно повысить точность подсчета запасов на площадях, изученных сравнительно небольшим числом разведочных скважин.
Говоря о повышении точности подсчета запасов нефти, следует обратить внимание на то, что Государственная комиссия по запасам полезных ископаемых при Совете Министров СССР, призванная контролировать правильность учета запасов полезных ископаемых и представлять правительству вполне обоснованные балансы запасов, самоустранилась от этой важной работы.
Самый важный показатель - коэффициент нефтеотдачи, определяющий промышленные запасы нефти не контролируется комиссией. Этот коэффициент устанавливается, как это определено Классификацией запасов месторождений нефти и газов от 4 ноября 1953 г., соответствующими министерствами и ведомствами.
Нам представляется, что коэффициент нефтеотдачи, так же, как и другие коэффициенты подсчета запасов, должен определяться Государственной комиссией по запасам по представлению министерств и ведомств.
Следует также вести систематическую работу по определению коэффициента использования абсолютных (геологических) запасов нефти в недрах. В этом показателе должны найти свое выражение все новейшие технические достижения, обеспечивающие наиболее совершенное использование абсолютных разведанных запасов нефти.
IV
Важным вопросом планирования подготовки запасов нефти является установление минимально необходимого соотношения между подготовленными к разработке запасами (категория А) и годовым отбором нефти.
Опыт разработки нефтяных месторождений СССР и зарубежных стран показывает, что максимальный годовой отбор из месторождений только в редких случаях превышает 10% от подготовленных запасов. Обычно же из месторождений отбирается в среднем 4- 5% запасов.
В США за последнее десятилетие (1945-1955 гг.) отношение подготовленных запасов к годовому уровню добычи нефти в среднем составляло 12:1. При этом ежегодный прирост запасов (был на уровне или едва превышал объем годовой добычи нефти. Соотношение между подготовленными запасами (категория А) и годовой добычей нефти близко к минимально допустимому, так как за последние пять лет добыча нефти в США держалась почти на одном уровне.
Практика разработки нефтяных месторождений СССР свидетельствует также о том, что 12-кратное обеспечение текущей годовой добычи подготовленными запасами создает обстановку, крайне затрудняющую обеспечение роста добычи нефти.
Гидродинамические и экономические подсчеты показывают, что ежегодный отбор 2-4% от запасов нефти позволяет обеспечивать минимальную себестоимость нефти. Повышение отбора нефти обычно сопровождается значительным повышением себестоимости нефти. Очевидно, что наиболее благоприятным соотношением между доказанными запасами нефти и уровнем годовой добычи должно быть 25-30-кратное превышение запасов над добычей. Во всяком случае снижение этого соотношения ниже 12 при современных методах разработки ограничивает возможности развития добычи нефти.
Под минимальным 12-кратным соотношением между запасами и добычей мы понимаем соотношение между запасами категории А. Но так как при современных методах разработки неизбежно вовлекаются в добычу и запасы категории В, а в некоторых случаях и категории С, то названное соотношение между запасами и добычей 25:1- 30:1 можно рассматривать как минимальное соотношение между запасами категории A+В.
Таким образом, планируя прирост запасов нефти, минимальным соотношением между запасами и добычей следует считать 12:1 для подготовленных к разработке запасов категории А и 25:1-30:1 для запасов категории А+В. При этом следует учитывать, что для поддержания достигнутого уровня добычи достаточно подготовлять доказанные запасы в объеме, равном добыче, а для обеспечения прироста добычи нефти минимально требуется 12-кратное увеличение запасов категории А или 25-30-кратное увеличение запасов категории А + В по отношению к намеченному приросту добычи нефти.
Вообще же, чем больше соотношение между промышленными запасами и годовой добычей нефти, тем больше возможностей для роста добычи нефти и снижения ее себестоимости.
Увеличение запасов нефти является основой развития нефтяной промышленности, средством обеспечения высоких темпов роста добычи нефти.
Повышение эффективности поисковых и разведочных работ на нефть и качества подготовки запасов, обеспечение высоких пропорций между запасами и добычей нефти - таковы главные задачи, от решения которых зависит развитие нефтяной промышленности СССР.