Тайны образования нефти и горючих газов

Калинко Михаил Кузьмич

Вот почему первым этапом работ, проводимых с Целью оценки перспектив нефтегазоносности, является изучение геологического строения и геологической истории региона с использованием всей доступной информации, включая сведения, получаемые с помощью искусственных спутников Земли. Если такой информации недостаточно, необходимо бурить так называемые опорные и параметрические скважины, с помощью которых можно определить, какие породы и на каких глубинах залегают, какова мощность осадочных отложений, могут ли они содержать нефть и газ и т. д. Однако такие скважины дают лишь "точечную" информацию, т. е. позволяют определять глубину залегания и состав пород в данной точке. Между тем, как отмечалось, важно знать характер залегания пластов в пространстве. Поскольку породы, слагающие пласты, обладают различными физическими

свойствами (плотностью, электропроводностью, магнитностью и т. д.), то изменение глубины их залегания влияет на характер физических полей. Так, если соль, обладающая минимальной среди горных пород плотностью, залегает вблизи дневной поверхности, то на этом участке будет также наименьшей величина ускорения силы тяжести (рис. 27).

Рис. 27. Схема гравиметрической разведки. Минимум ускорения сил тяжести над соляным куполом

От более плотных пород можно получить отражения искусственно вызванных сейсмических волн и тем самым прослеживать поверхности таких пластов, что определяется с помощью сейсмической разведки (рис. 28).

Рис. 28. Схема сейсмической разведки: 1-5 - сейсмографы, регистрирующие отраженные от пласта волны упругих колебаний

Интерпретация геофизической и геологической информации позволяет определить мощность осадочных пород, их состав, условия залегания, высказать соображения о перспективах нефтегазоносности крупных территорий и акваторий и даже наметить наиболее перспективные области и районы, в которых следует в первую очередь проводить поисковые работы.

Таким путем, например, проводились работы в Западной Сибири и Средней Азии, где сначала были пробурены опорные скважины и одновременно проведены геофизические исследования, а затем уже начались собственно поиски месторождений. Однако от этих работ до поисков месторождений нефти и газа довольно далеко, хотя нередко бывает, что первыми опорными скважинами открывают месторождения. Обычно эти месторождения небольшие, как правило, характеризуют потенциальные возможности крупных территорий и акваторий. Дело в том, что месторождения нефти и газа занимают лишь небольшую площадь, не более 1-3% перспективных земель. Совершенно очевидно, что невозможно разбурить поисковыми скважинами всю территорию с целью слепого поиска месторождений. Потому все усилия геологов-нефтяников и газовиков направляются на повышение степени вероятности открылся месторождений нефти и газа первыми же скважинами.

К сожалению, пока еще не закончена разработка самых методов поисков месторождений нефти и газа, связи с чем сначала приходится намечать места возможного наличия месторождений и лишь с помощью "исковых скважин окончательно определять их наличие или отсутствие на данном участке. С этой целью проводят детальные сейсмические работы, которые позволяют определить характер залегания пород на интересующей площади и места образования ими повышенных частей ловушек. В этих точках закладывают буровые скважины для окончательного выяснения наличия (или отсутствия) в разведуемой части территории месторождения нефти и газа. Следует сказать об одной опасности, которая подстерегает разведчика при поисках нефти и газа. Дело в том, что при определенных условиях бурения и испытания скважин можно пропустить залежь нефти или газа, в связи с чем прийти к неправильному выводу об ее отсутствии в районе пробуренной скважины. Дело в том, что в процессе бурения скважины через долото прокачивается промывочная жидкость, которая выполняет одновременно несколько функций: охлаждает долото, выносит образующиеся в результате разрушения пород обломки и одновременно "штукатурит" стенки скважины, создавая на них давление и тем самым предотвращая их обрушение и поступление в скважину воды из пересеченных водоносных горизонтов.

Как правило, плотность промывочной жидкости колеблется в пределах 1,15-1,25 г/см³, благодаря чему на глубине 2000 м давление на забое скважины составляет 23-25 МПа. Если давление в нефтеносном или газоносном пласте будет выше этой величины, то нефть и газ будут поступать в скважину, и можно будет установить наличие залежи в случае ее пересечения скважиной. Однако в тех случаях, когда давление в пласте будет ниже давления жидкости в стволе скважины, жидкость из скважины будет поступать в пласт и оттеснит находящиеся в нем нефть и газ. При этом она может настолько плотно "заштукатурить" стенки скважины, что нефть и газ не смогут поступать из пласта в скважину, и создастся впечатление об отсутствии их в недрах.

Разобщение скважины с пластом может быть обусловлено еще рядом причин, таких, например, как смыкание трещин в пласте из-за увеличения сжимающего давления в стенках скважин и других. Если в первом случае необходимо снижать плотность промывочной жидкости, то во втором, наоборот, нужно ее повышать. В случае бурения скважин с промывкой раствором имеющим недостаточную плотность при вскрытии нефтеносного и особенно газоносного горизонтов, может начаться фонтанирование, чрезвычайно опасное как для людей, работающих на буровой, так и для окружающей среды, особенно если скважина бурится в акватории Общеизвестно, какой вред причинили подобные аварии у берегов Калифорнии (США), в норвежском секторе Северного моря (месторождение Экофиск), в Мексиканском заливе у берегов Мексики и т. д.

Поэтому особенно важно найти оптимальный режим бурения, который, с одной стороны, исключал бы возможность открытого фонтанирования скважины, а с другой - позволял бы получать правильное представление о продуктивности вскрытых горизонтов. От процесса испытания скважин во многом зависит правильность получаемой информации. Достаточно напомнить, что вследствие неудовлетворительной методики испытания скважин в течение долгого времени не были открыты нефтяные месторождения на территориях Белоруссии и Грузии и некоторые геологи считали, что эти месторождения там отсутствуют.

Вообще надо отметить, что наиболее трудным моментом в нефтяной геологии является принятие решения при отрицательных результатах бурения поисковой скважины. В этом случае надо, во-первых, определить, почему не получен приток нефти и газа, сделать заключение об отсутствии в данном месте месторождения нефти и газа и, самое главное, дать предложение о прекращении бурения на площади или заложении новых скважин с указанием и обоснованием мест расположения последних.

Каждое такое решение весьма ответственно: ведь, с одной стороны, существует опасность пропустить месторождение, а с другой - предложить бурение заведомо непродуктивных скважин, т. е. напрасно затратить несколько сотен тысяч, а то и десятков миллионов рублей. Вот почему для принятия окончательного решения о прекращении поисков нефти и газа в каком-либо районе требуются достаточно серьезные теоретические предпосылки.

В практике поисков нефти и газа во многих регионах неоднократно возникали такие ситуации, когда бурение первых скважин оказывалось безрезультатным, и скептики, не верящие в достаточность теоретического обоснования продолжения поисковых работ, неоднократно предлагали прекратить поиски, мотивируя это необходимостью предотвращения ненужных затрат средств. Так, например, было в начале 1958 года, когда ставился вопрос о необходимости прекращения поисков нефти в Западной Сибири. Аналогичные ситуации возникали при поисках нефти и газа в Восточной Туркмении, Белоруссии и т. д. Только глубокое убеждение в правильности теоретических предпосылок, позволяющих высоко оценивать перспективы нефтегазоносности указанных регионов, предотвратило прекращение в них поисковых работ и тем самым позволило вовремя раскрыть и использовать богатства недр.

Научно обоснованный оптимизм часто вознаграждается: при правильном заложении и проведении поисковые скважины дают богатейшую информацию о нефтегазоносности недр. При этом дебиты их могут оказаться весьма высокими. Так, например, фонтанирующая скважина 45, пробуренная на месторождении Локбатан, вблизи Баку, выбрасывала ежедневно до 20 000 тонн нефти. Газовые скважины, пробуренные в разных регионах, нередко фонтанируют с дебитом 1-2, иногда даже до 10 млн. м³/сут.