Структурно-геологическое картирование
Структурно-геологическое картирование применяется в «открытых» районах, где коренные породы наблюдаются в обнажениях и вскрываются неглубокими горными выработками - расчистками, канавами, шурфами. В результате структурно-геологической съемки составляется геологическая карта, на которой показывают границы разновозрастных пород и элементы их залегания. На таких картах чётко отображаются участки приподнятого положения пластов, зоны прогибов, видны разрывные нарушения. Это позволяет выделять районы, перспективные и менее благоприятные для аккумуляции нефти и газа.
В настоящее время вся территория Российской Федерации покрыта геологической съёмкой масштаба 1 : 200 000. При проектировании поисково-разведочных работ в обязательном порядке учитываются результаты этих проведённых ранее исследований, а также проводятся ревизионные уточняющие и более крупномасштабные съёмки.
На рис. 1 в схематическом виде приведены итоговые графические материалы таких работ. На геологической карте показано разрывное тектоническое нарушение северо-восточного простирания. При этом юго-восточный блок является более приподнятым относительно северо-западного. На приподнятом блоке на дневную поверхность выходят более древние, чем окружающие их неоген-четвертичные, породы палеогенового возраста. Выходы более древних пород обрисовывают положение антиклинальных складок, с которыми на глубине могут быть связаны ловушки нефти и газа. Па схематическом геологическом разрезе видно, что и на относительно опущенном блоке породы смяты в ряд складок, хотя их ядра скрыты плащом новейших образований и на геологической карте не проявляются. Геологическая съёмка на северо-западном блоке проводилась с применением лёгких горных выработок расчисток, закопушек, лёгких шурфов и мелкого картировочного бурения. Это позволило выяснить геологическое строение и абсолютные отметки залегания скрытых под маломощными наносами коренных пород.
По итогам проведённой геологической съёмки можно констатировать, что складки в юго-восточной части территории более благоприятны для формирования в них залежей, так как они занимают более приподнятое положение по сравнению с северо-западной частью территории исследований.
Структурное бурение
Используется в закрытых районах, где коренные породы скрыты мощным плащом новейших образований. Структурные скважины бурят для выявления и подготовки площадей (структур) к поисковому бурению, где решение этих задач полевыми геофизическими методами затруднено или экономически нецелесообразно. При наличии сложных геологических условий структурное бурение применяется в комплексе с полевыми геофизическими методами для уточнения деталей строения площади, прослеживания тектонических нарушений, перерывов в осадконакоплении, для установления возраста, физических параметров пород. Бурением структурных скважин проверяют положение опорных горизонтов, выделенных полевыми геофизическими методами.
Геоморфологические методы
Геоморфологические методы исследований применяются при поисках зон региональных поднятий и локальных структур. Они наиболее целесообразны в слабообнажённых районах, гак как позволяют значительно сократить объёмы структурно-картировочного бурения.
Применение геоморфологических исследований основывается на том, что во многих районах структурные элементы продолжают унаследован но формироваться в новейшее время и поэтому отражаются в современном рельефе. При выделении структурных форм анализируются современные рельефообразующие процессы, гидросеть, почвенно-растительный и озёрно-болотный ландшафты, проводятся морфометрический и морфографический анализы новейшего этапа тектонического развития. При геоморфологических исследованиях используют топографические карты, аэрофотоматериалы, геологические, геоморфологические, почвенно-ботанические и другие специальные карты; данные по геологии неоген-четвертичных отложений.
Геофизические методы разведки
Основаны на измерении различных физических полей, которые так или иначе отражают особенности строения недр. В группу этих методов входят гравиметрия, магнитометрия, термометрия, различные методы электроразведки и сейсморазведки. Перечисленные методы используют как самостоятельно, так и в различных сочетаниях друг с другом и геологическими методами. Наибольшее значение среди них имеет сейсморазведка, которая применяется и для регионального изучения территорий и для выяснения детального строения площадей.
В разрезе осадочного чехла практически всегда присутствую!- пласты, резко отличающиеся по своим литолого-физическим свойствам от перекрывающих и подстилающих их пород. (Например, пласт известняка в глинистых породах). Такие пласты являются отражающими и преломляющими границами для сейсмических волн. Если произвести взрыв на поверхности земли или при помощи специального вибратора создавать серию ударов, то за счёт упругих свойств пород от источника удара будут передаваться колебания подобно кругам, расходящимся по поверхности воды от брошенного камня. Эти колебания, или сейсмические волны, отразятся от отражающего горизонта и возвратятся на поверхность (рис. 2). Зная время взрыва и время прихода отражённых волн на дневную поверхность, а также скорость распространения сейсмических волн, можно вычислить их путь, т.е. глубину залегания отражающего горизонта. Среди имеющихся в разрезе отражающих горизонтов выбирают такие, которые залегают согласно (одинаково) с горизонтами, содержащими залежи углеводородов. Иногда сами перспективные комплексы имеют в своём составе отражающие границы.
По результатам определения глубины залегания отражающего горизонта в большом количестве точек строи гея его структурная карта. Структурная карта представляет собой как бы топографическую карту подземного рельефа поверхности какого-либо пласта. Участки его приподнятого залегания наиболее благоприятны для накопления залежей нефти и газа.
Другие геофизические методы используют для изучения строения недр тот факт, что особенности залегания и литолого-физические свойства пород отображаются в соответствующих физических полях гравитационном, магнитном, электрическом, тепловом. Например, породы фундамента имеют наибольшую плотность и намагниченность, поэтому в местах приподнятого его залегания на поверхности фиксируются аномально высокие значения силы тяжести и намагниченности. В свою очередь, приподнятое залегание кристаллического основания (фундамента) указывает на наличие зон возможного нефтегазонакопления в осадочном чехле над такими участками.
Изучение электропроводности пород позволяет выделить в разрезе пласты с высоким сопротивлением и на основании особенностей их залегания судить о строении земных недр. Кроме того, углеводороды являются диэлектриками, и поэтому зоны высокого сопротивления в разрезе пород могут напрямую указывать на наличие залежей нефти и газа.
Положительные температурные аномалии (зоны повышенного нагрева пород) могут быть связаны с глубинными разломами, участками приподнятого залегания фундамента и крупными антиклинальными структурами.
Геохимические методы
Геохимические методы имеют широкое распространение, особенно на стадии региональных исследований. Они дают возможность выбора направления наиболее дорогостоящих геолого-геофизических исследований с помощью прогноза нефтегазоносности недр методами глубинной геохимии. Подобные работы нашли широкое распространение в практике повседневных исследований на региональном этапе геологоразведочного процесса в ведущих нефтяных компаниях мира.
Методами глубинной геохимии изучают наличие нефтегазоматеринских пород в исследуемом районе, время проявления главной фазы нефтеобразован им и главной фазы газообразования, выявляют основные очаги генерации и масштабы генерации углеводородов.
Методы поверхностной геохимии позволяют судить о наличии залежи нефти или газа на глубине по результатам изучения почвенного слоя или подпочвенных отложений. За длительное геологическое время существования залежи благодаря процессам диффузии над ней в поверхностных слоях возникает повышенное содержание углеводородов, в первую очередь - наиболее подвижного метана. Кроме того, при этом изучаются различные косвенные и прямые признаки нефтегазоносности - битумо- и газопроявления.
Гидрогеологические методы
Гидрогеологические методы составляют особую группу исследований. При помощи их изучают подземные пластовые воды нефтегазоносных и перспективных комплексов пород. Гидрогеологические методы оценки нефтегазоносности позволяют выяснить условия нахождения флюидов в недрах, особенности их миграции, аккумуляции и разрушения сформировавшихся залежей углеводородов.
Гидрохимические методы учитывают солевой состав подземных вод, состав растворенных в них газов и органического вещества, величину и контрастность гидрохимических аномалий.
Гидродинамические методы учитывают характер и длительность водообмена, характер, величину и контрастность гидродинамических аномалий.
Бурение глубоких скважин
Бурение скважин является основным и наиболее трудоёмким способом изучения строения недр, выявления и разведки залежей нефти и газа.
В России действует классификация, устанавливающая единые категории скважин, сооружаемых с целью региональных исследований, выявления и подготовки структур, поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений.
Все скважины, бурящиеся при геолого-разведочных работах и разработке нефтяных и газовых месторождений, подразделяются на следующие категории: опорные, параметрические, структурные, поисково-оценочные, разведочные, эксплуатационные и специальные.
Опорные скважины бурят для изучения строения крупных геоструктурных элементов земной коры, определения общих закономерностей распространения отложений, благоприятных для нефтегазонакопления. Бурят такие скважины до вскрытия пород кристаллического фундамента или на максимально технически достижимую глубину. При этом производится сплошной отбор керна по всей длине ствола и отбор шлама через 1-5 метров проходки. В результате получают характеристику литолого-стратиграфического разреза осадочного чехла и определяют геологогеофизические свойства всех типов пород. Это позволяет установить наличие в разрезе нефтегазоперспективных толщ и по фактическим геологогеофизическим свойствам пород интерпретировать данные геофизических методов.
Параметрические скважины бурят для изучения геологического строения и опенки перспектив возможных зон нефтегазонакопления. Керн в них отбирают в основном на контактах разновозрастных стратиграфических подразделений, но не менее 20% от глубины скважины, а по перспективным интервалам производят сплошной отбор керна. В результате уточняется геологическое строение и стратиграфический разрез района. Особое внимание уделяется изучению геолого-геофизических характеристик (параметров) пород для интерпретации геофизических данных, что позволяет установить наличие нефтегазоносных свит, оценить с этой точки зрения перспективы района.
Структурные скважины бурят в ряде районов для выявления и подготовки к поисковому бурению перспективных площадей. Глубину скважин выбирают с таким расчётом, чтобы они вскрыли хотя бы верхние опорные горизонты, по которым геофизическими методами построены структурные карты. Это позволяет проверить эффективность и точность применяемых методов и уточнить детали строения площади. Отбор и исследования керна проводят в объёмах, обеспечивающих надёжное построение литолого-стратиграфического разреза.
Поисково-оценочные скважины бурят на площадях, подготовленных к поисковым работам, с целью открытия новых месторождений нефти и газа или новых залежей на ранее открытых месторождениях и оценки их промышленной значимости. Отбор керна в них сплошной только по перспективным на нефть и газ горизонтам, а в остальной части ствола - на границах стратиграфических подразделений. Но результатам бурения поисково-оценочных скважин даётся обоснование промышленной значимости выявленных залежей нефти и газа, либо даётся заключение о бесперспективности опоискованного объекта (при отрицательном результате поискового бурения).
Разведочные скважины бурят на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностыо для уточнения величины запасов и сбора данных для составления технологической схемы разработки для месторождений нефти или проекта опытно-промышленной эксплуатации для месторождений газа. При этом производят пробную эксплуатацию продуктивных скважин.
Эксплуатационные скважины бурят для разработки и эксплуатации залежей нефти и газа. В эту категорию входят опережающе-эксплуатационные, эксплуатационные, нагнетательные и наблюдательные (контрольные, пьезометрические) скважины.
Опережающе-эксплуатационные скважины бурят на разрабатываемую или подготовленную к опытной эксплуатации залежь нефти с целью уточнения параметров и режима работы пласта, выявления и уточнения границ обособленных продуктивных участков и оценки их выработки.
Эксплуатационные скважины бурят для извлечения нефти и газа из залежи.
Нагнетательные скважины бурят для поддержания пластового давления в эксплуатируемом пласте с помощью закачки в него воды, газа или других агентов.
Наблюдательные скважины - для систематического наблюдения за изменением давления, положения межфлюидных контактов и других параметров в процессе эксплуатации пласта.
Специальные скважины бурят:
- для проведения специальных исследований,
- сброса промысловых вод,
- ликвидации открытых фонтанов нефти и газа,
- подготовки подземных хранилищ углеводородов и закачки в них нефти или газа,
- строительства установок для захоронения промышленных стоков (нагнетательные, контрольные, наблюдательные),
- разведки и добычи технических вод.
При проектировании конструкций параметрических, поисковых, оценочных и разведочных скважин необходимо предусматривать возможность использования их для эксплуатации залежей нефти и газа.