СПОСОБ ПОИСКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ НЕФТИ И ГАЗА Российский патент 2003 года по МПК G01V9/00 

Изобретение относится к области геологии и может найти применение при поиске месторождений полезных ископаемых нефти и газа в районах, где широко развит растительный покров, и может успешно применяться как на этапе поисковых работ, так и на этапе оконтуривания залежей разведочным бурением.

Известен способ поиска месторождений полезных ископаемых нефти и газа, включающий выявление залежей углеводородов методом сейсморазведки (Гурвич И. И. "Сейсмическая разведка", М.: Недра, стр. 80-97), в частности, используя метод отраженных волн изучают общую мощность осадочных отложений, выясняют основные черты тектоники кристаллического фундамента и вышележащих осадков, намечают участки с локальными структурными осложнениями, указывающими на возможность обнаружения структур, благоприятных для образования промышленных запасов нефти и газа. После обнаружения таких зон задают сеть поисковых сейсмических профилей с таким расчетом, чтобы не пропустить ни одной возможной структуры в осадочной толще. После поисковой стадии выявления залежей углеводородов начинают более детальное изучение перспективных в нефтегазоносном отношении площадей, для чего необходим в несколько раз больший объем сейсмических работ, чем для ее поисков. По структуре, подготавливаемой к разведочному бурению, составляют разрезы и структурные схемы по нескольким горизонтам, обосновывающие заложение разведочных скважин глубокого бурения. Только после такой подготовительной работы производят дорогостоящее разведочное бурение, оконтуривание и подсчет запасов известными методами. Несмотря на высокую эффективность и большую разрешающую способность сейсморазведки при поисках месторождений нефти и газа существуют определенные "мертвые зоны", недоступные для изучения либо из-за наличия сильных помех, либо в виду отсутствия полезной информации, что характерно для районов, где широко развита соляная тектоника или трапповый магматизм. Для таких районов возникает необходимость комплексировать сейсморазведку с другими геофизическими методами (электроразведкой, гравиаразведкой и др.) для повышения эффективности геофизических разведочных работ в целом. Однако и комплексирование геофизических методов может не дать положительного результата. Кроме того, для записи и воспроизводства сейсмических колебаний используются дорогостоящие специальные многоканальные телеметрические системы, что также удорожает поиск месторождений нефти и газа.

Известен способ поиска месторождений нефти и газа методом электроразведки, взятый за прототип, предложенный Легейдо П.Ю., Мандельбаум М.М. (Книга "Прямой поиск углеводородов геофизическими методами", М.: Наука, 1988, с.112-127), основанный на изучении геоэлектрического разреза нефтегазоносных бассейнов, в котором выявляются зоны с аномальными поляризационными свойствами, характерными для залежей углеводородов. Однако и этот метод имеет свои ограничения и недостатки. В частности, метод может применяться только для выявления залежей нефти и газа, расположенных на глубине до 2 км и менее, а наличие в осадочном чехле значительных трапповых полей долеритов не дает возможности изучить распределение геоэлектрических свойств разреза по основным геоэлектрическим горизонтам и, следовательно, однозначно судить о наличии ловушки углеводоров.

Таким образом, существующие в настоящее время прямые методы поиска месторождений нефти и газа, которые позволяли бы устанавливать положение залежи нефти и газа в недрах, остаются не совершенными и дорогостоящими.

Сущность предлагаемого способа поиска месторождений нефти и газа заключается в том, что выявление углеводородсодержащей структуры осуществляют в пределах ореола произрастания кедра одиночными разведочными скважинами и при подтверждении наличия углеводородов осуществляют оконтуривание залежи внутри ореола произрастания кедра разведочным бурением, после чего производят подсчет запасов.

Общие с прототипом признаки - выявление углеводородсодержащей структуры одиночными разведочными скважинами, оконтуривание залежи разведочным бурением и подсчет запасов.

Отличительные от прототипа признаки - выявление углеводородсодержащей структуры осуществляют в пределах ореола произрастания кедра одиночными разведочными скважинами, оконтуривание залежи разведочным бурением осуществляют также в пределах ореола произрастания кедра.

Наличие новых отличительных от прототипа признаков обуславливает соответствие заявляемого технического решения критерию "новизна".

Нефтяное или газовое месторождение - это аномальное явление, сопровождающееся скоплением углеводородов, обуславливающих нарушение физико-геологической однородности среды и изменение геохимической обстановки. Как известно, в ходе эволюции земной коры происходит миграция углеводородов к поверхности земли под воздействием механических и химических процессов. Факторами миграции углеводородов к поверхности Земли являются непрерывно идущие процессы гравитационной дифференциации и биохимические процессы. Задача лишь в том, каким образом выявить в приповерхностной зоне следы углеводородного "дыхания", находящегося на глубине скопления нефти или газа. В процессе миграции углеводородов в верхние слои земной коры по тектоническим разломам, зонам делатансии происходит так называемая дифференциация жидкостей и газов, сопряженная с их диффузией. Далее легкие компоненты нефти и газа в виде водных растворов в результате гравитационного разделения диффундируют вверх, что приводит к изменению геохимической обстановки в почвах и подпочвенных грунтах, создающих благоприятную биообстановку для развития и произрастания кедра (сибирской сосны), способной через корневую систему усваивать минеральные соли и компоненты углеводородов. Таким образом, основными путями миграции углеводородов служат различные формы вертикальной или субвертикальной расчлененности разреза чехла, а не субгоризонтальные пласты коллекторов. Учитывая намеченную связь скоплений углеводородов с зонами субвертикальной деструкции чехла и фундамента, целесообразно, по видимому, при выборе подготавливаемых объектов к разведочным работам анализировать наличие этих зон деструкции в самих объектах или подстилающих слоях.

Изучение выявленных месторождений нефти и газа на территории Восточной Сибири, а также проявлений углеводородов, показало, что во всех случаях положение залежей нефти и газа, заключенных в осадочном чехле, соответствует площадному распространению кедра на поверхности земли.

Причем там, где тектоническая обстановка осадочного бассейна более активна, наблюдается более сильная миграция углеводородов к поверхности Земли и, как следствие, более пышная зона развития кедровых лесов. А в спокойной обстановке, т.е. там, где трещины и разломы запечатаны или вовсе отсутствуют, вертикальной миграции не происходит или она происходит очень медленно, наблюдается иной растительный покров, отличный от ореолов кедровых лесов. Последнее может наблюдаться в случае расположения залежи на очень больших глубинах и данный способ может не дать положительного результата.

В целом же предлагаемый способ может быть использован для поиска месторождений нефти и газа в районах, где широко развит растительный покров и может успешно применяться как на этапе поисковых работ, так и на этапе оконтуривания залежей разведочным бурением.

Преимущества способа.

Сокращаются в несколько раз затраты на поиск месторождений нефти газа за счет исключения дорогостоящих сейсморазведочных работ на поисковом этапе выявления нефтегазоносных структур и уменьшения объема разведочного бурения на этапе оконтуривания залежи углеводородов.

Однако способ не дает возможности заранее сказать, на каких глубинах и в каких именно отложениях будут обнаружены скопления углеводородов. Действительное положение и размеры залежи устанавливаются только в результате бурения разведочных скважин и получения промышленных притоков нефти или газа. Тем не менее пока залежи нефти или газа не открыты и не известны ни количество, ни запасы, ни их расположение, можно по предлагаемому способу заложить первую разведочную скважину без проведения дорогостоящих геофизических работ, практически не привлекая дополнительных финансовых затрат. Таким образом, можно уже сейчас установить нефтегазоносность районов по ореолам произрастания кедровых лесов.

Выявление и оконтуривание углеводородсодержащей залежи разведочным бурением по ореолу произрастания кедра не известно из опубликованных источников информации. Следовательно, можно сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Подробное описание способа.

Перед проведением поисковых и разведочных работ необходимо выяснить наличие растительного покрова на изучаемых площадях, выделить кедровые массивы, привлекая для этих целей топографические карты, карты лесоустроичных работ, возможно материалы аэрофотосъемки и космоснимков, т.к. на них достаточно четко отображены различные виды лиственных и хвойных пород. Далее необходимо провести рекогносцировочные исследования, изучить ландшафт местности и с учетом этих факторов геолог-нефтянник дает рекомендации по перспективам нефтегазоносности различных осадочных бассейнов и определения на них первоочередных объектов для постановки поисково-разведочных работ на нефть и газ. Предлагаемый способ может широко использоваться и на последующих этапах геологоразведочных работ на нефть и газ. Так, на поисково-оценочном этапе выявляются объекты (зоны, структуры, ловушки, залежи) поискового бурения по данному способу, т.е. по прямому поиску углеводородов по местам распространения и произрастания кедра. Объектами проведения работ являются районы с установленной или возможной нефтегазоносностью.

После выявления объектов наступает стадия подготовки этих объектов к поисковому бурению. Объектами проведения последующих работ являются выявленные ловушки углеводорода. Причем на этой стадии можно по ореолам произрастания кедра координировать постановку детальных сейсморазведочных работ или других высокоточных геофизических методов, необходимых в некоторой степени для детализации выявленных перспективных ловушек, что позволит прогнозировать пространственное расположение залежей. В процессе поиска залежей углеводородных ловушек решается задача установления факта наличия или отсутствия промышленных запасов нефти и газа. В случае установления факта наличия промышленного запаса нефти и газа в залежи, что происходит, как правило, после бурения параметрической или поисковой скважины, наступает этап оконтуривания углеводородсодержащей залежи разведочным бурением. Разведочные скважины бурятся на установленной нефтегазоносности для уточнения запасов нефти и газа, а также сбора исходных данных для составления технологической схемы разработки месторождения. Рациональное размещение разведочных скважин осуществляют внутри ореола распространения кедра, причем по конфигурации произрастания кедра на местности можно прогнозировать модель разведываемой залежи углеводородов. После оконтуривания углеродсодержащей залежи проводится систематизация всех имеющихся в наличии геолого-геофизических материалов, достаточных для составления технологической схемы разработки месторождения нефти или газа. По результатам этих работ осуществляется подсчет запасов нефти, конденсата, природного газа и попутных компонентов, а также обосновываются величины коэффициентов их извлечения.

Таким образом, уже на первых стадиях геологоразведочных исследований (анализ имеющейся геолого-геофизической информации, в том числе дешифрование космических снимков, изучение результатов дистанционных иноземных съемок) может быть значительно (до 60% и более) сокращена территория, предназначенная для дальнейших поисковых работ на нефть и газ, сэкономлены средства и время на другие виды исследований. Поскольку не все объекты, подготовленные геофизическими методами под глубокое бурение являются продуктивными, а все "пустые" площади могут быть отбракованы на основе анализа ореола произрастания кедра, то объем глубокого бурения можно уменьшить в среднем на 50-70%. Поэтому предлагаемый метод может оказаться важным элементом оптимизации всего геологоразведочного процесса на нефть и газ. Прежде всего, таких его дорогостоящих элементов как сейсморазведка и глубокое бурение. На сегодняшний день затраты на подготовку объекта под глубокое бурение или детальные сейсморазведочные работы составляют около 3 миллионов рублей на км², а бурение одной разведочной скважины при мощности осадочного чехла в 3000 метров обходится в 20-25 миллионов рублей и более. Предлагаемый метод позволит сократить сроки и уменьшить в 2 раза затраты на поиск месторождений нефти и газа, особенно в тех районах, где на поверхности земли присутствует растительный покров.

Примеры, подтверждающие возможность осуществления способа и указывающие на наличие или отсутствие месторождений углеводородов в зависимости от распространения кедра на поверхности земли.

Пример 1. В Жигаловском районе Иркутской области сейсморазведочными работами была выявлена и подготовлена Чиканская структура. В своде этой структуры была пробурена параметрическая скважина 174, расположенная в обширном массиве кедровых лесов. В результате бурения из этой скважины был получен промышленный приток газа из нижнекембрийских отложений (Боханский терригенный горизонт). 3атем севернее и южнее от скважины 174 были заложены разведочные скважины 1 и 2, которые не только не выявили наличия углеводородов, но и показали отсутствие терригенных коллекторов, которые присутствовали в скважине 174 и содержали в себе промышленные углеводороды. При анализе ландшафтных условий оказалось, что в районе заложения скважины 1 и 2 полностью отсутствовали на поверхности земли кедровые леса и преобладала в основном растительность смешанных пород (сосна, осина, береза, лиственница).

Пример 2. В этом же районе в 1987 году было открыто Ковыктинское газоконденсатное месторождение. Практически все пробуренные разведочные скважины на месторождении дали промышленные содержания углеводородов и расположены они в обширнейших кедровых лесах. Скважины 54, 56, расположенные вне кедровых ореолов дали притоки газа и воды, а скважина 32 дала непромышленный приток газа.

Пример 3. На Тирской площади в Усть-Кутском районе Иркутской области из пяти пробуренных скважин лишь одна 104 оказалась с промышленным притоком газа, которая была расположена в южной части кедрового массива, вытянутого в субмеридиональном направлении. Все остальные скважины, которые были расположены за пределами распространения кедра, оказались пустыми или с непромышленными притоками углеводородов.

Пример 4. В 2001 году Тюменская нефтяная компания получила лицензию на пользование участка недр по изучению и разведке Хандинского участка, расположенного в 4 км восточнее Ковыктинского газоконденсатного месторождения, на предмет выявления залежей нефти и газа или возможного продолжения месторождения на восток. Однако первая же разведочная скважина 1 - Хандинская, пробуренная в 4 км от скважины 53, содержащей промышленные углеводороды, оказалась пустой. Растительный покров на месте заложения скважины 31 Хандинская представлен лиственницей и сосной, кедровых лесов на поверхности нет.

Таким образом, можно утверждать, что имеет место определенная взаимосвязь аномалий (ореолов) распространения кедра на поверхности земли с залежами углеводородов.

Использование: для поиска месторождений нефти и газа в районах, где широко развит растительный покров, и может успешно применяться как на этапе поисковых работ, так и на этапе оконтуривания залежей разведочным бурением. Сущность: выявление углеводородсодержащей структуры осуществляют в пределах ореола произрастания кедра одиночными разведочными скважинами. При подтверждении наличия углеводородов осуществляют оконтуривание залежи внутри ореола произрастания кедра разведочным бурением, после чего производят подсчет запасов. Технический результат: сокращение затрат на поиск месторождений нефти и газа за счет сокращения объема дорогостоящих сейсморазведочных работ на поисковом этапе выявления нефтегазоносных структур и уменьшения объема разведочного бурения на этапе оконтуривания залежи углеводородов.

Способ поиска месторождений нефти и газа, включающий выявление углеводородсодержащих структур, оконтуривание залежи разведочным бурением и подсчет запасов, отличающийся тем, что выявление и оконтуривание углеводородсодержащей залежи разведочным бурением осуществляют по ореолу произрастания сибирской сосны.