Методики поисков и разведки полезных ископаемых
Добыче полезных ископаемых предшествует колоссальный труд геологоразведочных экспедиций, исследующих недра в любой точке планеты, зачастую в труднодоступной местности и в условиях сурового климата. Принятию решений любой сырьевой компании об освоении месторождений предшествуют не столько расчёты экономистов или мнения акционеров, сколько окончательный вердикт геологов.
Цели и основные направления геологоразведки
Геологоразведочные работы — это мероприятия, направленные на выявление и подготовку к освоению в промышленных масштабах месторождений полезных ископаемых. В процессе выполнения таких работ в том числе изучается размещение пластов ископаемых, условия их образования и состав. Кроме того, изучаются компоненты, сопровождающие залежи полезных ископаемых, в том числе редкие металлы, попутный газ, сера и т. д., выясняется возможность их извлечения или же утилизации.
Геологоразведка сопряжена с анализом условий природы и климата в районах работ, социально-экономических предпосылок для реализации конкретных проектов. Она предусматривает изучение возможных способов добычи ископаемых при условии рациональной эксплуатации блоков и минимизации возможного вреда окружающей среде. Результатами осуществления работ по геологоразведке является расчёт и утверждение запасов полезных ископаемых, оценка их количественных ресурсов, в том числе прогнозная.
В случае, если залежи полезных ископаемых получают положительную оценку в результате поисково-оценочных мероприятий, проводится непосредственно разведка открытого месторождения. В её ходе выясняются геологическое строение участка, размеры, условия залегания и пространственное расположение залежей. Кроме того, вычисляются качество и количество ископаемых, технологические факторы, которые будут определять условия эксплуатации блока.
Сейсмическая, электрическая и гравитационная разведка
Одним из самых эффективных и популярных методов первичных геологических исследований месторождений, в основном залежей нефти и газа, является сейсморазведка. Её принцип базируется на регистрации сейсмических волн, которые создаются искусственным путём при помощи специального источника волн, в роли которого обычно выступает взрывчатка. Тротил размещается в неглубоких скважинах. Для инициирования как продолжительных, так и коротких импульсных колебаний могут применяться автомобильные вибраторы.
Вибрационная установка Nomad-65
С помощью источника в породе создаётся избыточное давление и распространяются колебания периодического типа. Эти волны наталкиваются на слои с разными показателями упругости, после чего меняют не только направление, но и амплитуду, а также создают новые колебания. По пути следования волн размещаются датчики-приёмники, которые фиксируют колебания и передают операторам полученные сигналы. Сейсмокомплексы представляют собой типовые системы, в состав которых входит один источник и до 300 приёмников, расположенных через 25–50 метров друг от друга. Если оператор правильно выбирает схему, это позволяет исследователям получать необходимую информацию без избыточных затрат.
Сейсмическая разведка: 1 — передающая система; 2 — приёмная система; 3 — сейсмоприёмники; 4 — сейсмическая волна; 5 — отражённая сейсмическая волна; 6 — нефтеносный пласт
В зависимости от того, как расположены друг относительно друга источники и приёмники колебаний, различают такие виды сейсморазведки:
- совмещённые источник и приёмник — 1D;
- расположение источника и приёмников на одной линии — 2D;
- расстановка приёмников на параллельных линиях по площади участка — 3D;
- периодическое повторение 3D-разведки при разработке месторождения — 4D.
После регистрации и записи колебаний проводится их анализ с целью определения особенностей распространения и свойств волн. В частности, извлекается геологическая информация о границах сейсмики. Полученные сейсмограммы требуют серьёзной обработки, поскольку они в условиях полевых работ обычно включают помехи. Что касается полезных волн, то они зачастую сложны для интерпретации. Для анализа данных применяется современная компьютерная техника.
Сигналы усиливаются, фильтруются, очищаются от нежелательных колебаний и конвертируются в цифровой формат, после чего поступают на сейсмостанцию для наблюдений. По результатам обработки геологи получают материал для дальнейшего толкования. Если на полученных геологических разрезах идентифицируются аномальные зоны распространения волн, то, как правило, это является свидетельством наличия залежей полезных ископаемых.
При наличии значительного преимущества — высокой точности измерений, сейсморазведка обладает рядом существенных недостатков. В частности, геологи не в состоянии определить качество залежей полезных ископаемых, не могут применять сейсморазведку на сложном рельефе местности. Кроме того, при наличии солевых горизонтов такая разведка неэффективна. Применение взрывчатки, в свою очередь, может негативно влиять на экосистему исследуемого района.
Закладка взрывного источника сейсмических колебаний
Ещё одним популярным видом геологоразведки является разведка электрическая. Данное направление включает способы исследования недр, которые применяются для изучения как верхних слоёв породы, так и для глубинной разведки. В свою очередь, они делятся на две большие группы.
Методы электрической разведки:
- Индукционные методы.
- Методы сопротивлений.
Исследование недр индукционными методами предусматривает создание электромагнитного поля за счёт эффекта магнитной индукции под влиянием переменного электрического поля или же магнитного поля. При обладании информацией о параметрах источника поля оператор может свободно измерить магнитные и электрические составляющие индуцированного поля и, следовательно, восстановить параметры среды их возникновения.
Магниторазведка
В свою очередь, методы сопротивлений основываются на пропускании через грунт электродов с постоянным током. Измеряется напряжение, которое вызвано данным током, поступающее от первой ко второй группе электродов. При наличии информации о напряжении и силе тока можно вычислить показатель сопротивления среды, через которую пропускается электричество. Благодаря конфигурации электродов точно устанавливается участок пространства, в которой меняется сопротивление.
Принципиальная схема электроразведки методами сопротивлений: 1 — питающая линия; 2 — измерительная линия; 3 — измерительные заземления; 4 — питающие заземления; 5 — область исследования; 6 — линии тока
Электроразведочная станция для вертикального электрического зондирования
Поиск возможных залежей полезных ископаемых производится в том числе способом гравитационной разведки. Он основан на принципе измерения показателя ускорения свободного падения. Последнее зависит не только от параметров планеты в целом, но и от аномальной плотности пород в районах поисков. Таким образом, неоднородность плотности подземных горизонтов легко вычисляется в гравитационном поле.
Гравиразведка
Поиск залежей твёрдых ископаемых
Хотя конкретные способы разведки месторождений зависят от возможности применения определённых технических средств в конкретных условиях, для выявления залежей твёрдых полезных ископаемых (руд, минералов и т. д.) соответствующие мероприятия, как правило, проводятся в шесть типовых стадий:
1. Геофизические и геолого-съёмочные работы. Данный этап включает исследование крупных геологических структур, в которых, вероятно, присутствуют полезные ископаемые. Перспективные площадки по завершению данной стадии передаются на специализированные поисковые работы.
2. Поиск месторождений. Геологи работают над обнаружением запасов определённых видов полезных ископаемых. Работы осуществляются в несколько промежуточных этапов. Вначале проводится поиск общего характера с целью выявления границ зоны потенциального размещения ископаемых. После этого обустраиваются горные выработки или скважины для выполнения структурно-геологических исследований. По результатам оценивается потенциальное промышленное значение месторождений. Если исследования оказались продуктивными, в этом случае осуществляется подсчёт ресурсов в категории C2. Составляются прогнозы добычи в количественном плане, а также разрабатывается технико-экономическое обоснование (ТЭО) продолжения геологоразведки.
3. Предварительная разведка. Геологи определяют промышленное значение участка, параметры месторождения, технологические свойства и размеры формаций полезных ископаемых, условия залегания. Составляется предварительная характеристика условий освоения блока. Результатами этой работы являются расчёт запасов не только в категории C2, но и C1, а также ТЭО на проведение детальной разведки. На этапе предварительной разведки применяется бурение (глубокое, колонковое или ударно-канатное). При изучении месторождений цветных металлов обустраиваются штольни, небольшие шахты, шурфы с целью отбора проб.
4. Детальная разведка. Данный этап работ проводится исключительно на участках с доказанной промышленной ценностью запасов. Осуществляется дополнительный подсчёт запасов в категориях A и B. По завершению этого этапа должны быть собраны данные, достаточные для начала промышленной эксплуатации месторождения согласно требованиям к изученности исследуемой зоны, в соответствии с классификацией запасов и прогнозными ресурсами.
5. Доразведка. Проводится на участках, которые были в недостаточной степени изучены на предыдущих этапах работы. Кроме того, она осуществляется в пределах флангов, обособленных участков, в глубоких горизонтах горных отводов. На этой стадии проводится последовательный перевод ресурсов из категорий C1 и C2 в более высокие классы, подсчитываются новые выявленные запасы. На ряде объектов при этом строятся глубокие шахты как разведочного, так и эксплуатационно-разведочного назначения.
6. Эксплуатационная разведка. Такой вид разведки проводится одновременно с проходческой работой, направленной на подготовку выработок. Мероприятия по разведке реализуются до момента начала очистных работ с целью обеспечения добычи на текущем этапе, а именно для уточнения информации о залежах, полученной на стадиях детальной разведки. Речь идёт о данных относительно качества, условий залегания, строения и морфологии пластов. На этапе эксплуатационной разведки проходка вертикальных, горизонтальных и наклонных выработок является основным методом работ. Кроме того, возможно обустройство перфораторных — безкерновых — или же колонковых скважин для получения керна.
Особенности разведки нефтегазовых месторождений
Специфика геологоразведки нефтегазовых месторождений обусловлена особенностями залегания и природными свойствами этих полезных ископаемых. Отличительной чертой нефти и газа является то, что их залежи находятся обычно в одних и тех же районах. Газ может быть как растворён в нефти, так и образовывать газовые шапки в верхней части пространства, занимаемого «чёрным золотом».
Накопление углеводородного сырья происходит в осадочных оболочках планеты. В общей сложности в мире выявлено порядка шести сотен нефтегазоносных бассейнов. Нефть и газ находятся на глубинах от одного до нескольких километров и распределены по микроскопическим пустотам. Около 85% запасов сконцентрированы в алевритовых песчаных породах с глиняной прослойкой, остальные ресурсы — в породах карбонатного типа. Огромны запасы шельфовых месторождений, однако степень их изученности крайне мала. Пронедра писали ранее, что, по данным Минприроды, более 90% площади арктического шельфа не разведаны.
Геологические экспедиции, которые занимаются изучением нефтегазовых месторождений, выполняют комплекс работ по исследованию структуры блоков, выделению продуктивных пластов, вычислению предполагаемых дебитов нефти, газа и конденсата, давления в залежах. Все эти данные используются для составления проектов эксплуатационных работ, а также для расчётных обоснований промышленной разработки участков.
Стартует геологоразведка по стандартной схеме — со съёмки и составления геологических карт. В дальнейшем применяется гравитационная разведка. Выявление запасов по данной методике обусловлено отличительной особенность пород, насыщенных нефтью и газом — их плотность меньше, соответственно, и меньшим будет ускорение свободного падения. Нефтегазовые ресурсы выявляются в том числе с применением специфической аэромагнитной разведки, направленной на выявление антиклиналей — геологических ловушек для углеводородов мигрирующего характера на глубинах до семи километров.
Аэромагнитная съёмка выполняется с помощью магнитометров, расположенных в хвостовом коке самолёта
Особенностью же проведения сейсморазведки является то, что такой вид исследования при поиске нефтегазовых запасов осуществляется не только для выявления залежей, но и с целью определения оптимальных мест для бурения скважин разведочного назначения. Одним из эффективных методов обнаружения ресурсов «чёрного золота» и «голубого топлива» является низкочастотное сейсмическое зондирование. Данный способ основан на анализе аномального изменения спектра естественного сейсмического фона в районе размещения залежей на частотах до 10 герц.
Оборудование для сейсморазведки
Нефть и газ также выявляются при помощи методики геохимической разведки. Геологи анализируют состав подземных вод на предмет содержания органических компонентов и газов. Рост концентрации таких элементов в единице объёма пробы воды может указывать на близость пласта. Тем не менее, самым достоверным и эффективным способом разведки углеводородов в настоящее время является непосредственное бурение скважины для выявления степени достаточности их объёмов для промышленного освоения месторождения. В среднем только в трети случаев после бурения обнаруживаются такие запасы.
Бурение разведочной скважины «Шахринав-1п», Таджикистан
В современной России геологоразведка нефтегазовых ресурсов производится не только с целью немедленной разработки конкретных блоков, но и для общего прироста количества углеводородов в соответствии с требованиями Энергетической стратегии, рассчитанной до 2020 года. Напомним, что, по мнению Владимира Путина, геологоразведка крайне важна для экономики России. Открытие и изучение новых месторождений — это работа на перспективу, поскольку выявленные ресурсы фактически являются сырьевым вкладом в будущее страны.
профессор, доктор геолого-минералогических наук
Телефон: +7 (495) 461-37-77, доб. 21-29
Email: kasyanovana@mgri.ru
Email кафедры: kaf-met@mgri.ru
Кабинет: 5-51
Кафедра «Разведочное дело» находилась в Московской Горной Академии (МГА) с 1919 г. под руководством профессора В.Д. Рязанова и занималась решением прикладных задач. В 1930 г. МГА расформировали и кафедра вошла в состав вновь образованного Московского геологоразведочного института (МГРИ). С 1932 г. кафедрой руководил профессор В.М. Крейтер, выделив ее под наименованием «Методика геологоразведочных работ» из курса «Разведочное дело». В 1954 г. кафедра воссоздана под наименованием «Кафедра методики поисков и разведки месторождений полезных ископаемых», которое сохраняется и по настоящее время.
В разные годы кафедру возглавляли: профессора Рязанов В.Д. (1919-1925), Арсентьев В.А. (1925-1928), доцент Марков П.И. (1928-1932), профессора Крейтер В.М. (1932-1949), Барышев Н.В. (1939), Якжин А.А. (1954-1961), Русинов Л.А. (1962-1963), Каждан А.А. (1964-1989), Шумилин М.В. (1989-1995), Арсеньев В.А. (1995-2005), Роков А.Н. (2005-2019).
Научные школы и научно-педагогические направления кафедры складывались и развивались под влиянием ее руководителей. Основополагающей работой «школы В.М. Крейтера» следует считать монографию «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых», где впервые были сформулированы основные положения нового научного направления (ученики В.М. Крейтера – В.И. Смирнов, Г.Д. Ажгирей, В.Н. Козеренко, Е.М. Лазько, В.В. Аристов, В.А. Невский, М.Н. Денисов).
Основополагающей работой «школы А.А. Якжина» является учебное пособие «Поиски и разведка урановых месторождений», в котором изложен накопленный к тому времени опыт научных и производственных организаций по поискам и разведке месторождений урана. В числе учеников А.А. Якжина – Ф.П. Кренделев, Н.Н. Трофимов, Чжан Пэн Да (КНР).
В период руководства профессора А.Б. Каждана на кафедре развивалось одновременно два научных направления. Одно из них – «школа А.Б. Каждана», связанное с вопросами оптимизации разведочных сетей и оконтуривания рудных тел при разведке месторождений и подсчете запасов на основе математических методов обработки информации (В.А. Викентьев, М.В. Шумилин, В.А. Арсеньев, В.Е. Бойцов, Н.Н. Соловьев, П.П. Ясковский, В.И. Пахомов, О.И. Гуськов). Второе направление – «школа В.В. Аристова», связано с разработкой методологии прогнозирования поисков скрытых и глубоко залегающих месторождений (Ю.К. Кудрявцев, Е.И. Филатов, В.А. Цыганов, Нгуен Ван Фо, А.Н. Роков).
На кафедре всегда отмечалась преемственность в развитии научно-педагогических направлений. В сфере научных интересов современной кафедры – оптимизация методик и технологий прогноза и поисков месторождений полезных ископаемых, оптимизация процесса разведки и геолого-экономической оценки месторождений твердых полезных ископаемых, разработка технологии экспертизы качества исходных данных для обоснования инвестиций в горное производство.
Сотрудники кафедры в разные годы защитили 10 докторских, около 60 кандидатских диссертаций. Среди выпускников кафедры – 11 первооткрывателей месторождений полезных ископаемых.
Современный состав кафедры. Обязанности заведующего кафедрой исполняет профессор Касьянова Н.А., доценты Т.О.Бабина, В.А.Воронцов, А.Е. Котельников, Е.А. Наумов, И.З. Мессерман, В.И. Яшина, зав. лабораторией Т.В. Анохина, техник Грачева Т.А.
Кафедра осуществляет подготовку студентов по следующим направлениям.
Специалитет:
21.05.02 «Прикладная геология», специализация «Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений твердых полезных ископаемых».
Методы поиска и разведки нефтяных и газовых месторождений.
Поисково-разведочные работы необходимы для выявления, оценки запасов и разработки промышленных залежей.
Существуют следующие методы поиска разведки месторождений:
- Геологический;
- Геофизический;
- Гидрогеохимический;
- Бурение разведочных скважин;
- Исследование скважин.
Геологический метод.
Предшествует всем остальным видам поисковых работ, включает в себя:
- Геологические полевые работы – изучениепластов горных пород, выходящих на дневную поверхность, их состав и углы наклона
- Изучение коренных пород скрытых наносными породами методом закладки шурфов глубиной до 3-х метров
- Исследование глубоко залегающих пород. Бурение картировочных скважин глубиной до 600 метров
- Камеральные работы – обработка материалов полученных в результате плевых работ. Создание геологической карты и геологического разреза местности. См. рис 1.
Геологическая съемка местности дает представление о строении верхней части горных пород.
Для исследования строения глубинных пород применяются методы, основанные на физико-химических свойствах пород.
Геофизический метод.
Геофизические методы – сейсморазведка, электроразведка, гравитационная разведка магниторазведка.
Сейсмическая разведка – использует закономерности распространения в земной коре искусственно создаваемых упругих волн.
Упругие волны создаются следующими способами:
· взрыв заряда в скважине на глубине до 30 метров,
· механическим вибратором на поверхности,
· преобразованием энергии взрыва в механическую вибрацию
Скорость распространения сейсмических волн в породах различна и зависит от их плотности.
Чем выше плотность – тем выше скорость распространения упругих волн.
На границе раздела сред с различной плотностью наблюдается эффект частичного отражения.
Отраженные волны регистрируются датчиками (сейсмоприемниками). См. рис. 2
График отраженных сигналов дает представление о глубине залегания пласта породы, его плотности, угла наклона к поверхности.
Трехмерная сейсморазведка – основана на распространении упругих волн в трех измерениях (объемное распространение).
При трехмерном сборе и обработке данных получаются многослойные и мигрированные трассы, размещающиеся на прямоугольной решетке с малым шагом, которая охватывает область разведки.
Из объемного изображения можно выделить любое желаемое сечение.
На основе объемного изображения, можно построить вертикальное сечение вдоль любого зигзагообразного разреза. Сечения, выделяемые для анализа, так же могут быть не вертикальными.
Электрическая разведка – основана на электропроводности различных горных пород.
- Граниты, известняки, песчаники насыщенные минерализованной водой обладают хорошей электропроводностью.
- Глины и песчаники, насыщенные нефтью обладают низкой электропроводностью.
Высокое электрическое сопротивление горной породы – косвенный признак наличия нефти или газа. См. рис. 3.
Гравитационная разведка – основана на зависимости гравитационных сил от плотности горных пород. Породы, насыщенные нефтью и газом имеют меньшую плотность в сравнении с породами насыщенными водой. Цель гравитационной разведки – выявить места с аномально низкой гравитацией.
Гравитационные аномалии чаще всего определяются методом авиаразведки.
Магниторазведка – использует явление магнитной проницаемости горных пород.
Магнитное поле Земли искажается в зависимости от состава горных пород и наличия в них нефти и газа.
Аэромагнитная съемка позволяет выявить залежи углеводородов, чаще всего в виде антиклинали, на глубине до 7 тыс. метров, при толщине залежи не более 200 – 300 метров.
Геологические и геофизические методы дают представление о строении и толщине осадочных пород, форме ловушек для природных углеводородов.
Однако присутствие ловушки в толще осадочных пород вовсе не означает наличие в ней залежи нефти или газа.
Выявить наиболее перспективные на нефть и газ структуры, без бурения скважин, возможно гидрогеохимическими методами.
Гидрогеохимические методы:
- Газовая съемка,
- Люминесцентно – битумонологическая съемка,
- Радиоактивная съемка,
- Гидрохимический метод.
Газовая съемка – определение с помощью газоанализатора присутствия углеводородных газов в пробах горных пород и грунтовых вод, отобранных с глубин от 2 до 50 метров.
Вокруг любой нефтяной и газовой залежи за счет естественной диффузии и фильтрации образуется ореол рассеянных углеводородных газов.
Люминесцентно – битумонологическая съемка – основана на явлении свечения битумов в ультрафиолетовом свете.
Над залежами нефти наблюдается повышенное содержание битумов в породе. По характеру свечения можно судить о наличии природных углеводородов в предполагаемой залежи.
Радиоактивная съемка – основана на явлении снижения уровня естественного радиационного фона над местом скопления нефти и газа.
Естественный радиационный фон Земли обусловлен присутствием рассеянных трансурановых элементов и воздействием жесткого космического излучения.
Недостаток метода – возможность возникновения радиационной аномалии в результате иных причин.
Гидрохимический метод – основан на изучении химического состава подземных вод, содержания в них растворенных газов и органических соединений, в частности, аренов.
Концентрация этих компонентов в подземных водах возрастает по мере приближения к залежи, что позволяет сделать вывод о присутствии в ловушке нефти или газа.
Этапы поисково-разведочных работ
Выявление нефтегазоносной залежи состоит из двух основных этапов поиска и разведки.
Поиск включает в себя три стадии:
· Региональные геологические и геофизические работы
· Подготовка площадей к глубокому поисковому бурению
· Поиск месторождений
Цель региональных геолого-геофизических работ:
· изучение основных закономерностей геологического строения новых и мало изученных осадочных бассейнов и литолого-стратиграфических бассейнов
· оценка перспектив их нефтегазоносности
· обоснование потенциальных ресурсов (категория Д2)
· обоснование районов для первоочередного проведения поисковых работ
На первой стадии (региональной) методами геологии и геофизики:
· изучается геологическое строение площади (области, района), тектоника и характер отложений
· выявляется тип и характер геологического разреза
· определяется форма коллекторов и покрышек,
· выявляются продуктивные горизонты (залежи)
· дается предварительная оценка фазового состояния углеводородов в залежи
· устанавливаются возможные нефтегазоносные зоны
· дается оценка запасов, потенциальных и прогнозных ресурсов (Д1 + Д2) нефт, газа, конденсата
· определяются первоочередные, наиболее перспективные зоны для дальнейших детальных поисковых работ
На второй стадии (подготовительной) осуществляется:
· более детальное и на большую глубину изучение нефтегазоносных зон, главным образом методом сейсмической разведки
· выделение площадей для поискового бурения
В ходе региональной и подготовительной стадии должны быть выполнены:
· аэромагнитные и гравиметрические съемки
· профильная сейсморазведка и точечное сейсмическое зондирование
· электроразведка
· геологическая и геоморфическая съемка
· аэрофотосъемка и космическая съемка
· бурение опорных, параметрических или структурных скважин
На третьей стадии производится бурение поисковых скважин для изучения всей толщи осадочных пород.
Цель – обнаружение в недрах исследуемой области промышленных нефтеносных или газоносных пластов (залежей).
Первые (контрольные) скважины бурятся:
· на максимальную глубину до консолидированного (складчатого) фундамента, там, где он технически достижим, или
· на всю толщину осадочного слоя перспективного в нефтегазоносном отношении на технически доступную величину
Последующие скважины производят разведку каждого из “этажей” месторождения, начиная с верхнего. См. рис 4.
Результатом указанной работы является предварительная оценка запасов открытых месторождений и рекомендации по их детальной разведке.
Разведочный этап – подготовка месторождения к промышленной разработке. Предметом изучения служит непосредственно залежь.
В процессе разведки:
· залежи оконтуриваются
· определяется состав месторождения
· устанавливается мощность пластов, их нефтегазонасыщенность
· исследуются коллекторские свойства пластов (продуктивных горизонтов)
· рассчитываются промышленные запасы (предварительная оценка категорий С1 и С2)
· формируются рекомендации по вводу месторождения в разработку
Важным является факт, что поисково-разведочный процесс, условно разделенный на этапы, является объективно непрерывным. На практике отдельные этапы перекрывают друг друга или сливаются.
На стадии поискового этапа используются высоко технологичные способы поиска:
· аэрогеологическая съемка (площадь охвата 500 – 700 кв. км)
· съемка из космоса (площадь охвата более 7000 кв. км)
Аэрогеологическая съемка предусматривает визуальное наблюдение, а также использует следующие виды съемки:
· фотографическую
· телевизионную
· спектрометрическую
· инфракрасную
· радарную
Фотографическая и телевизионная съемка позволяет увидеть очень крупные геологические элементы Земли – мегаструктуры или морфоструктуры.
Спектрометрическая съемка исследует спектр естественного электромагнитного излучения геологических объектов.
Инфракрасная съемка – устанавливает региональные и глобальные тепловые аномалии.
Радарная съемка – исследует поверхность при наличии плотного облачного покрова.
Визуальное наблюдение и съемки из космоса позволяют судить о строении шельфов, находить глобальные геологические структуры, где возможно размещение месторождений нефти и газа.
Несмотря на высокую научно-техническую вооруженность, повышение эффективности процесса поиска месторождений по-прежнему остается актуальным.
Среднее мировое значение коэффициента успешности поиска нефтяных и газовых месторождений составляет около 0,3. Только каждый третий разбуренный объект оказывается месторождением. На практике это значение может быть и меньшим.
Исследование залежи методом бурения скважин
Бурение поисково-разведочных скважин осуществляется с целью определения:
· Контура залежи
· Глубины залегания пластов
· Количества пластов
· Мощности (толщины, насыщенности) нефтегазоносных пластов
В процессе бурения отбираются цилиндрические образцы породы (керны) на заданных глубинах.
Анализ кернов дает данные о физико-химических свойствах и нефтегазоносности породы.
После завершения бурения производится ее исследование скважины по всей ее глубине геофизическими методами:
- Электрокаротаж
- Термометрия
- Акустический метод
- Радиометрический метод
Канатный каротаж – регистрация и измерение сигналов передаваемых приборами, перемещаемыми вдоль ствола скважины на стальном тросе или кабельном канате.
В скважину опускается специальный зонд и электронный блок. Устройство перемещается снизу вверх в заданной скоростью, которая зависит от конкретного вида измерений.
Поступающие данные обрабатываются и записываются в идее каротажной диаграммы на пленке с помощью оптического регистрирующего устройства.
Диаграммы представляют электрический или радиационный каротаж.
Электрокаротаж – наиболее распространенный способ исследования скважин.
В скважину на тросе опускается прибор, определяющий электрические свойства отдельных слоев породы.
Результат измерений представляется в виде электрокаротажной диаграммы.
На диаграмме обозначены глубины залегания пород с высоким электрическим сопротивлением, что свидетельствует о присутствие в них нефти.
Электрокаротаж надежно фиксирует нефтеносные пласты в песчано-глинистых породах.
В карбонатных породах возможности электрокаротажа ограничены. В этом случае применяются другие способы исследования скважин.
Электрокаротаж проводится после извлечения из скважины бурильных труб, поэтому он еще называется “каротаж необсаженной скважины”.
Стандартная диаграмма электрического каротажа регистрирует два вида величин: потенциал самопроизвольной поляризации и удельное сопротивление.
Удельное сопротивление дает представление о литологии пласта и содержании жидкости (минерализованной воды или нефти).
Радиометрический метод – измерение естественной радиоактивности пород.
Каротаж на радиоактивность может проводиться как в свободной, так и в обсаженной скважине.
Полная диаграмма каротажа по радиоактивности включает два типа кривых – гамма-каротажа и нейтронного каротажа.
Величина радиоактивности зависит от типа горной роды. Наибольшую природную радиоактивность имеют сланцевые породы и вулканические породы. Осадочные породы имеют относительно низкую радиоактивность, что легко читается на каротажной диаграмме.
Акустический метод – измерение скорости звука в породах.
Акустический каротаж использует ультразвуковые сигналы, которые генерируются и проходят сквозь толщу породы.
Скорость распространения звука в различных породах различна. Метод позволяет исследовать литологию пластов, их пористость и насыщенность жидкостью и флюидами углеводородов.
В нефти и газе скорость распространения ультразвука ниже, что регистрируется приемником (датчиком) на поверхности и фиксируется на диаграмме.
Термометрический метод – измерение температуры по разрезу скважины,
Каротажная диаграмма – любое отображение состояния скважины в табличной или графической форме.
Для оценки пластов применяются следующие виды каротажа:
· Анализ бурового раствора
· Измерение давления
· Исследование керна
· Кабельный каротаж
Дополнительными методами оценки пластов при поисково-разведочном бурении являются буровой журнал и журнал анализа образцов.
Буровой журнал содержит описание операций и работ, геологические и механические данные, на протяжении каждой смены (вахты). См. рис. 5.
Геологические и механические данные:
· состав пород пройденных пластов,
· наличие и состав потоков жидкостей
· проявления признаков нефти или газа
· скорость проходки
Журнал анализа образцов.
Измельченные в процессе бурения горные породы – буровой шлам, выносится на поверхность циркулирующим буровым раствором.
При бурении разведочной скважины образцы шлама отбираются из участков, расположенных на равных расстояниях вдоль всего ствола скважины.
Отобранные образцы изучаются. Данные заносятся в журнал.
Анализ образцов позволяет определить:
· тип горной породы (песчаник, сланец, известняк, доломит и т.д.)
· конкретный пласт, через который идет бурение и его мощность
· возраст породы
· глубину, на которой обнаружен пласт
· пористость, проницаемость, содержание нефти
Анализ бурового раствора – непрерывный контроль промывочной жидкости и частиц породы на наличие следов нефти или газа.
Диаграммы анализа буровых растворов составляются для разведочных скважин
Цель – обеспечение безопасности буровых работ, предотвращение неконтролируемого (аварийного) выброса нефти.
Если анализа бурового раствора показывает резкое увеличение общего содержания газов или тяжелых газов в пробах, это означает что долото проходит через пласт-коллектор.
Анализ бурового раствора дает следующие сведения, включая:
· наличие углеводородных газов в буровом растворе
· хроматографический анализ на содержании индивидуальных углеводородов
· наличие нефти в буровом растворе и шламе
· данные о скорости бурения (в виде графика функции)
· диаграмму