Некоторые черты современной методики поисков нефти и газа за рубежом
В.Г. ПОСТНИКОВ
За время, прошедшее после окончания второй мировой войны, в нефтяной промышленности мира (Здесь и далее имеются в виду только страны капиталистического лагеря) произошли существенные изменения. Резко увеличилась добыча нефти и газа как в целом, так и по отдельным странам (особенно на Среднем Востоке, в Западной Европе и Канаде). Несмотря на рост добычи, разведанные промышленные запасы нефти не только не сократились, но, наоборот, увеличились более чем в четыре раза (В США рост запасов нефти идет за счет увеличения удельного веса разведочных скважин (8% в 1937 г 23% в 1950-1954 гг.). Ред.) (к середине 1956 г.). Одновременно произошло перераспределение запасов. Если в 1945 г. на долю США и Среднего Востока приходилось по 1/3 мировых запасов нефти, то в настоящее время на долю Среднего Востока приходится более 66%, а на долю США всего 15% мировых запасов (табл. 1).
Поисковые работы в целом характеризуются комплексным применением геологических и геофизических методов подготовки площадей для бурения поисковых скважин. Отдельные элементы применяемого комплекса поисковых работ и относительное значение этих элементов в каждом случае определяются степенью геологической изученности данной территории, особенностями ее геологического строения и перспективностью, а также местными технико-экономическими условиями. Поэтому общая оценка методики поисковых работ очень затруднительна.
В общем комплексе поисковых работ большую роль играют геофизические исследования, в особенности гравиметрические и сейсмические. Характерны данные о работе гравиметрических и сейсморазведочных партий за первую половину 1956 г. (табл. 2).
По-видимому, данные по гравиметрии отражают объем как региональных, так и детальных исследований, а данные по сейсморазведке характеризуют в основном объем подготовки локальных структур к поисковому и разведочному бурению. Следует отметить широкое применение сейсморазведки в США, Западной Европе (Германия, Франция, Италия) и Канаде.
В гравиметрии начали широко применять детальные методы, позволяющие выявлять структурные формы небольших размеров.
Задачи и область применения геофизических методов на Среднем Востоке очень ограничены (структурные формы хорошо картируются на поверхности, имеют спокойное строение, а условия местности затрудняют проведение геофизических работ), что отражено небольшим количеством отработанных партий-месяцев.
По имеющимся сведениям для региональных исследований в малоизученных районах (Аляска, север Канады, Африка и т. д.) широко применяется аэромагнитная съемка.
Применение других геофизических методов и структурного бурения вообще довольно ограничено. В литературе больше всего освещены поисковые работы в Северной Америке.
Современное состояние поисково-разведочных работ в США характеризуется тремя основными показателями:
1. значительным удорожанием поисковых работ; поэтому выявление новой перспективной структуры обходится в настоящее время примерно в два раза дороже, чем 20 лет назад;
2. снижением эффективности бурения, вследствие чего процент безрезультатных скважин (не давших притоков нефти или газа) в 1955 г. достиг 82%, в 1956 г. - 84%. Последнее видно из табл. 3, дающей также общее представление о характере и объемах работ, проводимых в США, в связи с поисками нефти;
3. увеличением стоимости прироста новых запасов. Так, в предвоенные годы прирост 1 м3 запасов нефти обходился в среднем 1,28 долл., в 1952 г. - 6,2 долл., а в 1953 г.- 6,8 долл. (по новым районам даже 10,4 долл.).
Ухудшение экономических показателей поисково-разведочных работ указывает на существенные недостатки в методике работ, мало изменившейся за последние 10-15 лет, в то время как геологические условия открытия новых нефтяных месторождений значительно усложнились за счет необходимости поисков структурных форм, слабо выраженных на поверхности, погребенных, зон несогласий и т. д.
Приведенные в табл. 3 данные по работе геофизических партий показывают некоторое общее сокращение работ в 1956 г. по сравнению с 1955 г. и преобладание сейсморазведочных работ над другими видами геофизических исследований. Кроме того, из этой же таблицы видно, что колонковое бурение применяется очень мало.
В настоящее время в США к точности, надежности и быстроте работы геофизических методов исследований предъявляют все более жесткие требования. Чтобы удовлетворить эти требования, значительно усовершенствуются аппаратура, методика работ, приемы обработки и интерпретации материалов (До 70% успехов геофизических исследований относят за счет улучшения обработки и интерпретации материалов, а 30% - за счет усовершенствования аппаратуры.). В результате стоимость работ резко увеличивается, а предприниматели в ряде случаев отказываются от услуг геофизики (В США стоимость бурения одной скважины глубиной 3000 м примерно равна стоимости 12 м работы одной сейсмической партии), предпочитая вместо этого бурить дополнительные поисковые скважины. Однако применение геофизики все же экономически оправдывается. По данным за 1956 г. в США и Канаде на каждые 50 объектов поисков было открыто примерно пять новых месторождений. Средняя стоимость открытия одного месторождения составляла с применением геофизики 400 тыс. долл., без применения геофизики 560 тыс. долл.
При поисках новых структур в США хорошие результаты дают аэрофотогеосъемка, повторное, более тщательное геологическое картирование, усовершенствованные методы корреляции разрезов скважин (например, непрерывный сейсмокаротаж, спорово-пыльцевое исследование шлама и т. д.). Большое значение придают поискам залежей нефти и газа стратиграфически и литологически ограниченного типа, для чего, в частности, рекомендуется новый метод изучения расположения песчаных дерен по ориентированным образцам керна с целью прогнозирования зон распространения и границ выклинивания погребенных песчаных скоплений типа баров и т. д. Рекомендуется даже бурение на перспективных площадях правильных сеток поисковых скважин с расстояниями 0,8-1,5 км на глубину 300-1500 м.
Установлено, что процессы доломитизации способствуют улучшению коллекторских свойств известняков. Поэтому в пределах структур, сложенных непродуктивными известняками, рекомендуется дополнительное поисковое бурение для выявления и опробования доломитизированных зон на крыльях.
Серьезное внимание начали уделять изучению гидрогеологии в связи с обнаружением наклонных водо-нефтяных контактов, смещенных на крыльях складок залежей, миграции залежей при перераспределении пластового давления и т. д. Подчеркивается необходимость изучения пластового давления, отметок напора, направлений подземного тока вод, коллекторских свойств пород, в первую очередь по данным опробования поисковых и разведочных скважин в процессе бурения.
Наконец, указывается, что существенное значение для обеспечения успеха поисковых работ имеет изучение геологической истории отдельных локальных структур и целых регионов на основе анализа различного рода карт, отражающих распределение песков, соотношение обломочных и иных пород, этапы формирования структуры, палеогеологию, фации и т. д. В последние годы в США стала широко освещаться в печати радиометрическая съемка, данные которой в ряде случаев указали на нефтеносность площадей. Однако за последнее время также появились критические статьи, в которых научные основы этого метода подвергаются сомнению и получаемые радиометрические аномалии связываются не с нефтеносностью, а главным образом с особенностями геологического строения площадей, составом коренных пород и почв, выходящих на поверхность, а также циркуляцией грунтовых и поверхностных вод, переносящих растворимые радиоактивные соли [10].
Для поискового бурения в США намечаются три основных этапа, определяющихся степенью изученности территории.
1. На основе геологических и геофизических исследований бурение в зонах возможного развития благоприятных структурных форм.
2. На основе тщательного сопоставления геологических материалов бурение для поисков залежей, не связанных с четкими локальными структурами.
3. В последнюю очередь бурение для поисков залежей чисто стратиграфического типа (песчаные линзы, рукава и т. д.).
Большинство районов Скалистых Гор находится в настоящее время на первом этапе бурения, Западный Тексас - на втором, Восточная Оклахома и свод Бенд - на третьем.
Ниже кратко рассматриваются некоторые особенности методики поисковых работ применительно к некоторым типам структурных форм нефтяных и газовых месторождений США и Канады.
Асимметричные антиклинальные складки, расположенные вдоль основных тектонических направлений, характерны для провинции Скалистых Гор, где на поверхности они лишь слабо вырисовываются в виде структурных носов. С глубиной они становятся более четко выраженными, причем свод может смещаться. При поисках хорошие результаты дают аэрофотосъемка и сейсморазведка по профилям вкрест предполагаемого простирания структуры.
Антиклинальные складки, осложненные системой разрывных нарушений, характерны для провинции Скалистых Гор, Южной Оклахомы и Северного Тексаса. При поисках проводится изучение региональных и локальных геологических условий, применяется сейсморазведка (метод отраженных и преломленных волн, причем качественная интерпретация сейсмических материалов должна обязательно опираться на результаты глубокого бурения).
Погребенные под поверхностью несогласия антиклинальные складки характерны для Западного Тексаса. Продуктивные известняки Элленбургер залегают здесь на глубинах порядка 3000 м. Сейсморазведка таких структур осложняется быстрым изменением скоростей по разрезу и по площади, частой потерей отражений. Использование данных глубоких разведочных скважин затрудняется размывами, в частности, основного маркирующего горизонта девона.
Микроструктуры являются объектом поисков в Мидконтиненте. Вертикальная амплитуда их часто менее 15 м, площадь не более 130 га. Однако эти структуры обычно высоко продуктивны, например пески Вилкокс с 1 га площади залежи дают до 87,5 тыс. м3 нефти. Поиски таких структур проводят при помощи построения карт равных мощностей и детальной сейсморазведки с применением высокочастотной аппаратуры большой разрешающей способности, а также детальной гравиметрией.
Структурные носы, осложненные разрывными нарушениями, характерны для провинции Скалистых Гор, Мидконтинента и побережья Мексиканского залива. Структуры такого типа встречаются на различных глубинах, по-разному выражены на поверхности, но часто распределены закономерно по определенным тектоническим направлениям. Продуктивность таких структур определяется относительным временем образования экранирующего нарушения и самой залежи. Поиски ведут при помощи детальной сейсморазведки и глубокого бурения.
Выклинивание коллекторов вверх по восстанию часто наблюдается на склонах крупных поднятий в зоне общего сокращения мощностей глубоких горизонтов в провинции Скалистых Гор (газовое месторождение Бланко площадью 480 тыс. га), в Мидконтиненте, в Западном Тексасе. Основным методом поисков является бурение на склонах поднятий и прослеживание песчаных горизонтов вверх по восстанию. Для этого в последнее время начали применять также сейсморазведку.
Песчаные линзы, развитые в пенсильванских отложениях Мидконтинента по определенным направлениям, выявляются лишь с большим трудом (построение карт равных мощностей песков по данным бурения). Применение сейсморазведки основано на том, что пески обладают пониженной скоростью распространения упругих колебаний. Поэтому принципиально возможно выявить такие линзы при помощи карт равных времен
Срезание и запечатывание продуктивных горизонтов под поверхностью несогласия обычно происходят на крыльях крупных поднятий в Мидконтиненте и Западном Тексасе. При поисках применяется сейсморазведка, интерпретация данных которой затруднена сложностью распределения скоростей по разрезу, изменением фаций и глубин залегания горизонтов. Поэтому необходимо контролировать сейсмические данные бурением.
Рифы широко распространены в Западном Тексасе и Канаде (запасы нефти до 27 млн. м3). При поисках рифов, встречающихся обычно в определенных стратиграфических интервалах, кроме геологических методов, стали применять сейсморазведку. Сейсмические карты поверхности рифа имеют вид, напоминающий антиклинальную складку. Более надежно сейсмическое прослеживание мощности какого-либо интервала между опорным горизонтом над рифом и опорным горизонтом под рифом. Упругие колебания в толще рифа распространяются быстрее, чем в окружающих породах; в результате на полученных картах и разрезах получаются зоны кажущегося уменьшения мощности прослеживаемого интервала. Кроме того, при поисках рифов хорошие результаты дает гравиметрия.
Соляные купола широко распространены на побережье Мексиканского залива. Соляные купола протыкающего типа ранее с успехом выявляли при помощи гравиметрии, а в настоящее время - при помощи сейсморазведки отраженными волнами. Глубоко погруженные соляные купола также исследуются сейсморазведкой отраженных волн, причем по мере усовершенствования этого метода число открываемых куполов увеличивается.
Рассматривая методику поисковых работ на нефть и газ, следует остановиться на результатах, полученных в послевоенный период в Западной Германии. Бурение скважин на поиски соли началось в Германии в 1900-1908 гг. С 1920-1924 гг. для поисков соляных куполов стали применять гравиметрию и сейсморазведку преломленных волн.
Геофизическое изучение перспективных в отношении нефтегазоносности районов позволило выявить более 200 соляных куполов и составить магнитные, гравиметрические и сейсмические карты для всей Северной Германии. Однако объем поискового бурения был недостаточным, и к началу войны Германия имела всего несколько месторождений, из которых добывалось не более 200 тыс. т нефти в год.
В годы войны в бассейне р. Эмс при помощи сейсморазведки был выявлен ряд антиклинальных складок, оказавшихся при опробовании нефтеносными. Так же началось изучение межкупольных зон, где геофизика в дальнейшем выявила на глубинах 1200- 2000 м перспективные структуры, перекрытые трансгрессивно залегающими отложениями. Многие из этих структур оказались нефтеносными.
После этого в результате комплексного применения геологических и геофизических методов поисков были открыты нефтяные месторождения в междуречье Везера и Эмса. Кроме того, сейсморазведка методом отраженных волн и глубокое разведочное бурение позволили выявить ряд погребенных впадин с повышенной мощностью отложений нижнего мела и юры. В результате начались поиски стратиграфически и литологически экранированных залежей по бортам этих впадин. Сейсморазведка и глубокое бурение помогли выявить ряд залежей стратиграфически экранированного типа.
В 1955 г. работало 35 сейсмических партий по методу отраженных волн (было пройдено 10 134 км профилей), выполнено 12 904 гравиметрических и 1659 магнитометрических станций
Для иллюстрации буровых поисковых работ в Западной Германии можно указать, что в 1955 г. здесь пробурено 107 поисковых скважин (178 956 пог. м), из которых только 15 (14%); дали нефть или газ, и открыто 11 нефтяных и 4 газовых месторождения. Таким образом, эффективность буровых поисковых работ в Западной Германии стоит в общем на уровне США, несмотря на более благоприятные геологические условия нахождения месторождений.
В настоящее время основной задачей поисков нефти и газа в Западной Германии считается изучение глубоких (3000-6000 м) горизонтов перми, карбона и девона.
Характерным примером современной методики поисков нефти является история открытия крупного месторождения Паренти во Франции. В 1952 г. на юге Франции были начаты сейсмические исследования на выявленных аномалиях силы тяжести. Сейсморазведкой был открыт ряд структур и в том числе антиклинальная складка Паренти. Строение складки было детально изучено к августу 1953 г. Бурение первой поисковой скважины начали 30 октября 1953 г. и закончили в апреле 1954 г. на глубине 2400 м. При опробовании скважины получили фонтан нефти с дебитом 199 м3/сутки из отложений юры и нижнего) мела.
За последние 2-3 года хорошие результаты достигнуты поисковыми работами в Африке. Работы здесь ведутся в большом объеме, причем применяемый комплекс исследований включает геологическую съемку, бурение стратиграфических и поисковых скважин, сейсморазведку, гравиразведку, магниторазведку (наземную и воздушную) и электроразведку.
В заключение следует упомянуть о поисках нефти на морских прибрежных площадях, окаймляющих ряд континентов и считающихся чрезвычайно перспективными. В комплекс поисковых работ здесь входят морская гравиметрия и сейсморазведка (производительность больше, чем на суше), а также бурение глубоких скважин при помощи специальных барж и стационарных оснований.
ЛИТЕРАТУРА
1. Another big increase occurs in world crude oil reserves. World Oil, 1956, vol. 143, No 3, p. 122.
2. Вentz A. Geophysik und Erdolerschliefiung in Deutschland. Erdol und Kohle, 1956, V, Jg. 9, N 5, S. 278.
3. 1955-die deutsche Erdolfoerderung ueberschreitet die 3-Millionen-Tonnengrenze. Erdol und Kohle, 1956, Jg. 9, N 6, S. 416.
4. King R. E. Petroleum developments in Europe. Bulletin of the American Asso. ciation of Petroleum Geologists, 1956, VII, vol. 40, No 7, p. 1543.
5. Levоrsen A. J. Where will Tomorrow’s Oil be Found? World Oil, 1955, IV, vol. 140, No 5, p. 76.
6. Levorsen A. 1. Geologists are talking about... Mines Magasine, 1955, Xl.I, vol. 45, No 12, p. 23.
7. Malzahn E. Die Erdolbohrtatigkeit des Jahres 1955 in Westdeutschland. Erdol und Kohle, 1956, IV, Jg. 9, N 4, S. 209.
8. McCarver H. C. Geophysics is here to stay... only if it finds oil... Oil and Gas J., 1956, 30/IV, vol. 54, No 52, p. 110.
9. Morriseу N.S. Finding oil with Geophysics. Oil and Gas J., 1956, 30/IV, vol. 54, No'52, p. 123-A.
10. Greqory A. Analisis of radioactive sources in aeroradiotnetric surveys over oil fields. Bull. Amer. Assoc. Petrol. Geol., 1956, 40, No 10.
ВНИИ
Таблица 1
|
Районы мира |
Добыча нефти, млн. м3 |
Разведанные промышленные запасы нефти, млн. м3 |
Процент к мировым запасам (1956 г.) |
||
|
1946 г. |
1955 г. |
на середину 1955 г. |
на середину 1956 г. |
||
|
США |
275,96 |
393,17 |
4737,90 |
4809,45 |
15,09 |
|
Канада |
1,21 |
20,80 |
381,58 |
476,97 |
1,49 |
|
Мексика |
7,82 |
14,28 |
317,98 |
397,46 |
1,25 |
|
Южная Америка |
73,25 |
143,30 |
1967,90 |
2233,49 |
7,01 |
|
Западная Европа |
2,85 |
11,88 |
119,72 |
417,51 |
1,31 |
|
Средний Восток |
40.77 |
186,43 |
14828,20 |
21177,75 |
66,46 |
|
Дальний Восток |
2,26 |
25,11 |
450,61 |
510,94 |
1,61 |
|
Районы мира |
Число отработанных партий-месяцев |
|
|
гравиразведка |
сейсморазведка |
|
|
США |
440 |
3429 |
|
Канада |
28 |
751 |
|
Мексика |
30 |
98 |
|
Южная Америка |
116 |
273 |
|
Западная Европа |
97 |
836 |
|
Средний Восток |
53 |
76 |
|
Дальний Восток |
61 |
72 |
|
Африка |
116 |
218 |
|
Прочие |
7 |
39 |
|
Дата |
Общее число действующих партий |
В том числе |
|||
|
сейсморазведочных |
гравиметрических |
магнитометрических |
колонкового бурения |
||
|
XI 1955 г. |
683 |
575 |
77 |
10 |
21 |
|
XI 1956 г. |
610 |
511 |
72 |
5 |
22 |
|
Штаты |
Общее число пробуренных поисковых скважин |
Результаты |
||
|
дали нефть |
дали газ |
не дали нефти и газа |
||
|
Тексас |
5610 |
13,6 |
3,7 |
82,7 |
|
Оклахома |
867 |
17,8 |
4,7 |
77,5 |
|
Канзас |
1073 |
12,0 |
4,4 |
83,6 |
|
Иллинойс |
772 |
6,6 |
0,6 |
92,8 |
|
Колорадо |
675 |
3,8 |
3,0 |
93,2 |
|
Калифорния |
527 |
9,3 |
1,7 |
89,0 |
|
Луизиана |
778 |
21,6 |
8,1 |
70,3 |
|
Вайоминг |
289 |
6,2 |
4,2 |
89,6 |
|
Нью-Мексико |
278 |
20,1 |
3,6 |
76,3 |
|
Небраска |
451 |
8,4 |
0,2 |
91,4 |
|
Кентукки |
440 |
9,8 |
0,2 |
90,0 |
|
Индиана |
145 |
11,0 |
0,7 |
88,3 |
|
Арканзас |
190 |
17,4 |
4,2 |
78,4 |
|
Мичиган |
168 |
6,0 |
1,2 |
92,8 |
|
Юта |
86 |
12,8 |
5,8 |
81,4 |
|
Прочие |
685 |
12,6 |
6,3 |
81,1 |
|
Всего 1956 г. |
13034 |
12,4 |
3,6 |
84,0 |
|
Всего 1955 г. |
12271 |
14,8 |
2,9 |
82,3 |