К методике разведки нефтяных месторождений платформенных областей
В. С. Мелик-Пашаев
В решении XXI съезда КПСС особое внимание уделено повышению эффективности геологоразведочных работ. Это относится к поискам новых нефтяных и газовых месторождений и к последующей стадии промышленной разведки. То обстоятельство, что в основных нефтедобывающих районах страны более 50% разведочного метража бурится на уже открытых нефтеносных площадях, свидетельствует о большом значении совершенствования методики промышленной разведки для повышения эффективности геологоразведочных работ и высвобождения части разведочного метража для увеличения доли поисковых работ.
Разведка многих нефтеносных «структур показывает, что платформенные структуры не являются месторождениями с ограниченным числом нефтяных и газовых горизонтов, как считали раньше. Достаточно отметить, что диапазон нефтегазоносное™ в основных районах Урало-Поволжья охватывает весь комплекс палеозойских отложений мощностью от 2000 до 3000-3500 м, а богатейшие залежи нефти содержатся в девонских, каменноугольных и пермских отложениях. Поэтому для установления промышленного значения месторождения в целом и проектирования его разработки необходимо выявить все нефтеносные и газоносные пласты и определить возможные запасы в них.
Нефтяные и газовые месторождения в СССР разведываются по системе «снизу - вверх», которая обеспечивает наиболее быстрое изучение геологического строения месторождения при минимальных затратах.
Промышленная оценка всех вскрытых скважинами нефтеносных горизонтов производится по данным отбора керна (при помощи колонковых долот и бокового грунтоноса), электрокаротажа, бокового каротажного зондирования и радиометрических исследований, а также путем возврата скважин с целью опробования вышележащих горизонтов. Эта система обеспечивает наиболее быстрое приращение запасов не только промышленных (А + В), но и перспективных категорий C1.
Несмотря на то, что преимущества системы разведки «снизу - вверх» давно достаточно полно описаны в нефтяной, геологической литературе [2, 3, 4] и за прошедшие годы она не претерпела существенных изменений, все же на практике наблюдаются значительные отклонения от этой системы, не обусловленные необходимостью, а в печати появляются отдельные схемы, авторы которых пытаются доказать преимущества системы разведки «сверху - вниз».
Рассматривая методику разведки многопластовых месторождений, некоторые исследователи [1] приводят схему последовательности разведки месторождения; из нее следует, что после выявления нефтеносности самого верхнего первого горизонта на втором этапе разведки его оконтуривают и одновременно бурят поисковые скважины на второй объект. В последующем, когда бурятся оконтуривающие скважины на второй объект, закладываются поисковые скважины на третий объект и т. д. По-видимому, такая схема ничем не отличается от системы разведки «сверху - вниз».
Так как осадочные образования, перспективные для открытия в них залежей нефти и газа, могут иметь большую мощность и залегать на значительных глубинах, то система разведки «снизу - вверх» учитывает не только геологические особенности, определяющие ввод в разведку отдельных стратиграфических комплексов, но и современный уровень буровой техники.
В складчатых областях, где мощность осадочных образований достигает десяти и более тысяч метров, объектами разведки обычно являются крупные стратиграфические комплексы, содержащие хорошо проницаемые пласты и зарекомендовавшие себя в данной геологической провинции наличием большого числа нефтяных и газовых залежей, а также возможностью массовой проводки скважин на горизонты толщи. Однако это не означает, что нижезалегающие стратиграфические комплексы не перспективны и не могут стать объектами поисков нефтяных и газовых залежей. Более древние толщи должны разведываться по мере накопления данных о их нефтегазоносности, преодоления трудностей вскрытия неизученной части разреза и освоения бурением больших глубин. Примером служит Грозненский нефтяной район, где за последние годы были открыты залежи нефти в трещиноватых коллекторах мелового возраста (Карабулак-Ачалуки, Заманкул, Хаян-Корт), причем не только на новых площадях, но и на месторождениях, давно находящихся в разработке (Малгобек). Последнее обстоятельство не дает основания говорить о том, что объекты разведки выбирались неправильно, тем более, что неоднократные попытки вскрыть нижезалегающие толщи в прошлом из-за сложности бурения не увенчались успехом.
На платформах, в частности, в пределах структур первого порядка, мощность осадочного покрова значительно меньше, чем в складчатых областях. Во многих перспективных районах Волго-Уральской нефтеносной области кристаллический фундамент залегает на глубинах, вполне доступных для современной техники бурения скважин. Следовательно, для большинства платформенных поднятий можно строго соблюдать принципы разведки месторождения «снизу - вверх» и первыми поисковыми скважинами вскрывать всю осадочную толщу до кристаллического фундамента. Разумеется, если фундамент будет залегать на глубинах, не доступных для бурения, то первые поисковые скважины должны проектироваться так, чтобы вскрыть наиболее глубокие перспективные горизонты. Первые поисковые и разведочные скважины, расположенные в различных частях структуры, должны осветить нефтегазоносность разреза и взаимоотношения структурных планов отдельных стратиграфических комплексов.
При разведке нефтяных месторождений в Куйбышевской, Саратовской и Сталинградской областях допускались некоторые отклонения от системы «снизу-вверх».
В Куйбышевской области широко практиковалась методика промышленной разведки каменноугольных и девонских отложений в две стадии; причем первая по времени заложения сетка разведочных скважин бурилась на карбон, а вторая - на девон (Мухановское месторождение). Следует отметить, что на Мухановском месторождении наблюдается соответствие структурных планов, и залежи нефти оказались в карбоне и в девоне, поэтому в результате такой методики разведки по-существу количество неудачных скважин не увеличилось. В случае отсутствия залежи нефти в девоне все скважины второй сетки не дали бы прироста запасов.
В качестве примера строгой выдержанности принципа разведки «снизу-вверх» можно привести Дмитриевское месторождение.
Здесь скважины первой сетки пробурены до девона и некоторые из них вскрыли кристаллический фундамент, а затем была заложена группа скважин на карбон для опробования нефтеносных пластов и установления их дебитов.
В Саратовской области из-за недостаточной технической оснащенности контор бурения при промышленной разведке большинство скважин бурили до каменноугольных отложений. На каждой структуре лишь одна-две скважины вскрыли девон. Если структурные планы каменноугольных и девонских отложений не соответствуют друг другу и по многим структурам своды более древних стратиграфических комплексов смещены, то по одной скважине, вскрывшей девон, нельзя установить положение сводов поднятий.
Следует отметить, что перспективы нефтегазоносности структур Саратовского Поволжья не ограничатся горизонтом ДV2 живетского яруса. Ниже, в эйфельском ярусе залегает так называемая сероцветная толща общей мощностью до 200 м, имеющая региональное распространение и содержащая пласты песчаников. Эта толща также должна стать объектом разведки при поисках залежей нефти и газа в девонских поднятиях. При несоответствии структурных планов девона и карбона поиски не должны проводиться лишь при помощи дорогостоящего глубокого бурения, следует широко использовать методы полевой геофизики, в частности сейсмические исследования. Для установления девонских поднятий большое значение может иметь также электроразведка по съемке поверхности кристаллического фундамента, так как к выступам последнего обычно бывают приурочены поднятия в девоне. Вскрытие девона в разведочных скважинах, заложенных на каменноугольных поднятиях, позволит не только определить направление подъема девонских слоев, но и выявить закономерности в изменении мощностей отдельных свит.
Методика разведки на новых площадях Сталинградского Поволжья аналогичная. В разведочных скважинах, как правило, предусматривалось вскрытие разреза каменноугольных отложений и только после окончания бурения на площади большого числа скважин на карбон закладывалась другая группа скважин на девон. Такая методика осуществлена при разведке Арчединской, Жирновской, Саундинской, Линевской, Бахметьевской и других площадей. На Коробковской площади из нескольких десятков пробуренных разведочных скважин только одна вскрыла девонские отложения. На Петрушинской площади также лишь одна скважина вскрыла девон, да и то на небольшую глубину. Аналогичные примеры можно привести и по Пермской области.
Подобную методику, когда при разведке каменноугольных отложений терригенная толща девона остается не вскрытой, нельзя признать правильной. Отложения девона, если они залегают на доступных для бурения глубинах, должны вскрываться первыми же поисковыми скважинами с тем, чтобы установить структурные взаимоотношения исследуемых стратиграфических комплексов.
После открытия месторождения по результатам бурения первых разведочных скважин на основании изучения нефтегазоносности продуктивных свит, имеющих значительную мощность, можно выделить отдельные этажи, которые в дальнейшем будут разведываться самостоятельными сетками скважин. Порядок разведки выделенных этажей («снизу - вверх» или «сверху - вниз») нельзя решить однозначно. В прошлом, когда нефтяные залежи разрабатывались без поддержания пластового давления, рационально было разведывать отдельные стратиграфические комплексы в основном «снизу - вверх». В настоящее время, когда нефтяные залежи разрабатываются с поддержанием пластового давления и поэтому исключается возможность сильных поглощений промывочного раствора и глинизации верхних горизонтов при разбуривании нижних, вопрос о порядке разведки отдельных этажей должен быть решен в зависимости от геологических, технических и экономических факторов.
Если в месторождении высокодебитные горизонты, содержащие значительные запасы нефти и газа, расположены в нижней части разреза, то более эффективна разведка отдельных этажей «снизу - вверх». Так, для ряда крупных нефтяных месторождений, приуроченных к Татарскому своду (Ромашкино, Туймазы, Бавлы и др.), в которых высокодебитные горизонты, содержащие основные запасы нефти, залегают в девоне, а залежи каменноугольных отложений отличаются малыми и средними дебитами скважин, месторождение следует разведывать «снизу - вверх».
На месторождениях, где залежи нефти, приуроченные к девонским и каменноугольным отложениям, отличаются большими запасами и высокой нефтеотдачей, отдельные стратиграфические комплексы или этажи должны разведываться в зависимости от глубины их залегания. Если высокодебитные горизонты девона залегают на глубинах, трудно доступных для массового бурения скважин, то, исходя из конкретных условий и необходимости обеспечения большей эффективности, следует сначала разведать и подготовить к разработке группу нефтяных пластов верхнего стратиграфического комплекса (карбона), а потом уже приступить к разведке горизонтов нижнего комплекса (девона).
В случае залегания высокодебитных горизонтов карбона и девона на освоенных глубинах лучше применить систему «снизу - вверх», так как при этом количество неудачных разведочных скважин будет минимальным. Благодаря большим скоростям бурения на таких глубинах и малому числу разведочных скважин разрыв между разведкой девона и карбона будет незначительным.
Наконец, если высокодебитные горизонты располагаются в карбоне, а средне- и малодебитные в девоне, то в первую очередь должны разведываться и подготавливаться к разработке каменноугольные отложения, а позднее, когда создадутся благоприятные условия для разработки горизонтов с малыми дебитами, и залежи девона.
Одно из основных преимуществ разведки «снизу - вверх» - возможность возврата скважин для опробования верхних горизонтов. Целесообразность и большая эффективность этого мероприятия для аварийных и малодебитных скважин, в которых возможно опробование верхних горизонтов, несомненны. Однако многие исследователи не признают целесообразности возврата скважин, если при испытании их получены высокие дебиты нефти или газа.
В тех случаях, когда бурение на базисный горизонт затруднено, а количество разведочных скважин, опробовавших основной горизонт, позволяет не только подсчитать запасы, но и ускорить разработку залежи, возврат на верхние горизонты высокодебитных скважин может надолго задержать начало разработки крупной нефтяной или газовой залежи. В подобных условиях целесообразно заложить новую группу разведочных скважин для опробования выявленных по каротажу и по керну новых нефтяных горизонтов в верхней части разреза, чтобы не прибегать к возврату высокодебитных скважин.
Аналогичное положение может создаться и на газовых месторождениях, когда разведочные скважины, выявившие мощную газовую залежь, вполне обеспечивают ее разработку и полное извлечение запасов. В этих случаях целесообразнее заложить новую группу скважин для опробования верхних горизонтов. Таким образом, возможность скорейшего ввода в разработку высокодебитных нефтяных и газовых залежей - достаточное основание для отказа от возврата существующих скважин на верхние горизонты. Детальному изучению нефтегазоносности свит может способствовать отбор корна боковым грунтоносом, после чего объекты для опробования будут выделены более обоснованно. К сожалению, до сих пор не внедрен сверлящий боковой грунтонос, позволяющий отбирать керн из твердых пород.
Для изучения пластов в процессе бурения скважин перспективен также метод исследования возможно нефтегазоносных горизонтов путем отбора проб пластовой жидкости и газа прибором, который устанавливается на заданной глубине и действует при помощи каротажного кабеля.
Для увеличения эффективности разведочных работ особое значение имеет испытание пластов в процессе бурения в незакрепленной скважине. Причем в платформенных областях, характеризующихся устойчивым разрезом, осуществлению этого мероприятия будут благоприятствовать геологические условия. Испытание пластов в процессе бурения в значительной степени облегчит выделение в карбонатных толщах девона и карбона нефтеносных интервалов, установить которые по каротажу и другими геофизическими методами трудно. Из-за незнания точного положения нефтеносных пластов в разрезе обычно выделяется большое количество объектов для опробования, что резко увеличивает стоимость, продолжительность испытания всего разреза и фонд длительно простаивающих скважин.
Испытание пластов в процессе бурения при обнаружении промышленных притоков нефти и газа ускорит выявление потенциальных возможностей месторождения, а при отсутствии в разрезе нефтегазоносных пластов исключит необходимость спуска обсадной колонны, цементажа и последующих многократных опробований.
Выводы
1. Многолетний опыт разведки многопластовых месторождений показал, что система разведки «снизу- вверх» наиболее эффективна, дает возможность при минимальном числе скважин оценить промышленное значение нефтяных и газовых месторождений.
2. В Урало-Волжской нефтеносной области для участков, где подошва осадочных образований залегает на глубинах, доступных для массового бурения скважин, следует признать обязательным вскрывать первыми поисковыми скважинами всю толщу осадочных пород до поверхности кристаллического фундамента с целью изучения как нефтегазоносности разреза, так и установления структурных планов отдельных стратиграфических комплексов.
3. Если фундамент залегает на труднодоступных глубинах, то первые поисковые (разведочные) скважины следует бурить до подошвы глубоко залегающих перспективных горизонтов.
4. При несоответствии структурных планов отдельных стратиграфических комплексов промышленная разведка не должна ограничиваться данными глубокого бурения. Для правильного определения структурного положения разведочных скважин необходимо также использовать материалы полевых геофизических исследований.
5. По результатам бурения первых поисковых скважин на основании изучения нефтегазоносности продуктивных толщ значительной мощности можно выделить этажи разведки, которые в дальнейшем будут разведываться самостоятельными сетками скважин.
6. Возврат разведочных скважин для опробования вышележащих горизонтов следует рекомендовать в малодебитных и аварийных скважинах. Возврат высокодебитных скважин нецелесообразен.
7. Для ускоренного выявления всех продуктивных горизонтов в разрезе месторождения и резкого уменьшения затрат на подготовку их к разработке необходимо широко практиковать исследование и испытание пластов в процессе бурения поисковых и разведочных скважин.
ЛИТЕРАТУРА
1. Брод И.О. и Фролов Е.Ф. Поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений. Гостоптехиздат, 1957.
2. Жданов М.А. и Карцев А.А. Нефтепромысловая геология и гидрогеология. Гостоптехиздат, 1958.
3. Искендеров М.А. Нефтепромысловая геология и разработка нефтяных месторождений. Азнефтеиздат, 1956.
4. Мирчинк М.Ф. Нефтепромысловая геология. Гостоптехиздат, 1946.
5. Материалы Всесоюзного совещания по методике промышленной разведки. (Май 1960 г.).
ВНИИНефтъ