Разведка нефти – как лучше искать месторождения?

Природа изобретательна, и потому разнообразие ловушек для нефти и методов их образования достаточно велико. Но неоспоримо одно – их поиском должен заниматься всесторонне подготовленный человек с глубокими познаниями о строении земных недр.

Поэтому еще в начале прошлого века вряд ли кто-нибудь рискнул бы бурить скважину без веских геологических обоснований. Такой подход дал начало новой профессии – нефтеразведчик.

Геолог – популярная профессия

Наиболее крупные нефтедобывающие компании или концерны ввели в штат собственные геологические службы, а несколько меньшие – пользовались помощью независимых геологов-консультантов. Но и в том и в другом случае поиском ловушек занимались нефтеразведчики, которые исследовали местность, изучали образцы горных пород и выходы пластов на поверхность. 

Полученные данные подвергались обработке, и на основании этого составлялась геологическая карта местности, которая позволяла судить о характере залегания пластов. В этот период широкое распространение получила геологическая съемка. Результатом такого подхода стало увеличение продуктивности поиска нефтеприносящих скважин до 85%.

Востребованность геологов возросла настолько, что даже покупка частного земельного участка не обходилась без их консультации. Такая предусмотрительность была далеко не лишней, потому что землевладельцы, чтоб поднять стоимость земли, прибегали к различным ухищрениям:

•  специально создавали пятна нефти
• накануне осмотра участка наливали в скважину нефть и пр.

Работа геологов – романтика тяжелых будней

Наши дни принесли принципиально новые методы геологической разведки. Но, вместе с тем, не потеряли актуальность традиционные полевые изыскания геологов. Именно поэтому из года в год геологические экспедиции продолжают тщательно исследовать самые отдаленные уголки планеты.

Хотя, случаются поистине оригинальные сюрпризы. Так, например, одно из нефтяных месторождений нашли не в каком-то Богом забытом месте, а под самим Парижем. Но, учитывая тот факт, что такие феномены бывают довольно редко, то все же основное место поисков – это необжитая местность (поле, тайга, тундра или пустыня). 

И поэтому и в наше время повседневная работа геологов – это далеко не одни романтические вечера у костра с песнями под гитару. Это повседневная сложная работа, связанная с: 

• изучением горных пород и окаменевших останков доисторических животных и растений
• копанием шурфов
• расчисткой поисковых канав.

Это ежедневная жизнь в палатках без каких-либо удобств, холод, слякоть и большое желание найти нефть. Потому что от точности работы геологов-первопроходцев зависит работа буровиков, дорожников, монтажников и многих других людей, которые будут осваивать месторождение.

Из космоса видней?

Поистине потрясающие результаты при изучении земных недр открывает съемка из космоса. Так, в исторических архивах сохранилось любопытное описание встречи летчика-космонавта Олега Макарова с жителями Салехарда.

В качестве сувенира космонавт прихватил с собой фотографию окрестностей города, снятую с борта космического корабля «Союз-22». Снимок вызвал живой интерес именно у геологов, которые оценили его в 20 млн.руб.

Да, именно столько стоила бы аэрофотосъемка и дешифровка фотографий этого района, которую собирались проводить геологи. Поэтому подарок Макарова для Салехарда был поистине царским.

Физика на службе геологов

Полевая и космическая съемка предоставляют довольно широкую информацию о строении земных недр. Но, тем не менее, и она недостаточно исчерпывающая, чтоб дать полную картину нахождения полезных ископаемых. И поэтому на помощь разведчикам нефти приходят геофизические методы поиска.

Что они собой представляют? Прежде всего, такие методы исследований дают возможность «прощупать» землю на глубину порядка 5-6 км. Своим воздействием они напоминают ультразвуковую диагностику (рентген) человека. Единственно, в качестве исследуемого объекта выступает Земля.

В ее тело запускается пучок колебаний, которые экранируют от слоев горной породы. Анализ данных отражений позволяет геофизикам судить о характере строения земных недр исследуемого района. На службе современной науки находятся четыре ключевых геофизических метода:

• сейсмический
• гравиметрический
• магнитный
• электрический.

Метод сейсмической разведки

Распространение упругих колебаний в земной коре – именно на изучении их особенностей основана сейсморазведка. В этом методе используется способность распространения сейсмических волн в горных породах с поистине космической скоростью (2-8 км/с), которая полностью зависит от плотности пород.

Отражаясь на границе двух сред, имеющих разную плотность, одна часть упругих колебаний возвращается к поверхности Земли и улавливается специальными приемниками с самописцами, другая – уходит к следующей границе раздела. Такой процесс продолжается до полного затухания волн.

Расшифровка полученных графиков дает полную картину о характере залегаемых в земных недрах пластов и дает возможность составить подробные карты подземного рельефа. Сейсмический метод, предложенный геологом В.С.Воюцким (1923 г.), впоследствии получил всемирное признание.

Изначально в качестве источника сейсмических волн использовали взрывы. Но так как они создавали массу неудобств, то постепенно их заменили вибраторами. Так как новые устройства можно было установить на грузовик, то они обеспечили высокий уровень мобильности.

А возможность регулировки частоты позволил проводить работы даже в густонаселенных районах, не причиняя при этом их жителям определенных неудобств.
При всех ярко выраженных достоинствах данный метод имеет очень существенный недостаток – незначительная глубина исследований (2-3 км). Частично эту проблему решают преобразователи взрывной энергии, что позволяет несколько ускорить работы по зондированию недр.

Гравиметрические исследования земных недр

В основу гравиметрического метода положено изучение силы тяжести в каждом конкретном районе. То есть, в результате анализа менее плотных горных пород (например, каменная соль) или более плотных (базальт, гранит) специалисты определяют земное тяготение и, соответственно, состав земных недр.

Эти измерения проводятся посредством гравиметра – специального прибора для определения земного тяготения. Его устройство достаточно примитивно: пружина с подвешенным грузиком и шкала. В местах увеличения тяготения пружина растягивается, что и фиксируется на шкале.

Но каким образом это полезно для поисков нефти? Дело в том, что нефть легче воды. И насыщенные нефтью или газом породы обладают меньшей плотностью, чем породы, насыщенные водой. Этот факт и отмечает гравиметр, позволяя судить о наличии месторождений.

Данный прибор достаточно эффективен, но, тем не менее, существуют определенные гравитационные аномалии (например, залежи каменной соли), способные дать сбой в его работе. И тогда на помощь приходит магниторазведка.

Магнитное поле земли – эффективная помощь в поиске нефти

То, что наша планета не что иное, как огромный магнит, сейчас знает каждый школьник. Но как эти свойства Земли можно эффективно использовать в поисках нефти, знакомо более узким, профессиональным кругам.

Дело в том, что нефть зачастую содержит примеси металлов, на которые реагируют высокочувствительные приборы – магнитомеры. Они позволяют производить исследование земных недр на глубину до 7 км.

Электроразведка

Содержание в нефти примесей металлов помогает и в электрическом методе поиска. Он разработан в 1923 году и одинаково эффективно используется до наших дней. По сути, этот метод аналогичен магнитному. Разница лишь в том, что фиксируется не магнитное, а электрическое поле.

Принцип работы этого метода заключается в создании при помощи специальных генераторов искусственного электрического поля и зондировании им определенного района.

А так как горные породы являются хорошими диэлектриками, то снижение электрического сопротивления в определенных местах красноречиво говорит о наличии вещества с примесью металла. То есть, косвенно подтверждает присутствие в породе нефти.

Чудодейственный «коктейль» из методов – электромагнитная разведка

Объединение двух действенных методов (электрического и магнитного) значительно расширило спектр возможностей в поиске нефти. Так, при помощи магнитогидродинамических генераторов (МГД) стало доступным исследование земных недр на глубину до 100 км при общем исследовании земных недр. Но и для поиска полезных ископаемых возможная глубина исследований составляет несколько километров, что не так уж и мало.

Основой МГД-генератора является ракетный двигатель, «питанием» для которого служит порох. Правда, этот порох имеет мало общего с тем, который использовал барон Мюнхгаузен, потому что электропроводимость создаваемой им плазмы в 16 тыс. раз выше, чем аналогичный показатель ракетного топлива.

Действие прибора основано на законе магнитодинамики, согласно которому плазма, проходя через обмотки магнита МГД-канала, вызывает возникновение электрического тока. Ток, в свою очередь, приводит к возбуждению электромагнитного поля – диполя, которое позволяет проводить зондирование Земли.

Несмотря на свой относительно небольшой вес и отсутствие громоздких систем охлаждения, электроустановка МГД способна развивать колоссальную мощность, достигающую десятков миллионов ватт.

Первую апробацию прибор прошел в 70-х годах в Таджикистане, в районе хребта Петра I. В то время исследования были направлены на определение признаков приближающихся землетрясений. В результате эксперимента сигналы МГД «Памир –1» мощностью 20 МГВатт были зарегистрированы на расстоянии 30 км от места испытания.

В более поздние сроки возможности МГД были направлены на поиск месторождений нефти и газа. Сначала местом исследований стала Прикаспийская низменность – место, богатое на запасы нефти. МГД установка помогла определить четкие контуры залежей, позволив существенно сэкономить на бурении дорогостоящих скважин.

В процессе пробных испытаний были получены достоверные результаты. И потому вскоре география поисков с помощью МГД расширилась до Кольского полуострова, шельфа Баренцева моря и других мест, богатых мощными пластами осадочных пород. И результатом этих поисков стали новые нефтяные месторождения, которые прослужат человечеству еще не один десяток лет.