Методика разведки месторождений нефти и газа

В рациональном комплексе геологоразведочных работ на нефть и газ разведочный этап, как видно из таблицы рациональной последовательности этих работ, является естественным продолжением поискового. Разведочные работы имеют целью промышленную оценку открытых на поисковом этапе залежей и месторождений и подготовку их к разработке. При этом полученные в результате поискового бурения запасы углеводородов промышленной категории С1 и предварительно оцененные запасы категории С2 должны быть переведены в промышленные по всей площади открытого месторождения или залежи.

Основными видами разведочных работ являются: бурение и испытание разведочных скважин, анализ всей необходимой геолого-геохимической информации для уточнения параметров залежи (месторождения) и подготовки его к пробной эксплуатации. При необходимости могут предусматриваться скважинная сейсморазведка методом ОГТ и в небольшом объеме полевые геофизические методы.

Основным методологическим принципом разведки, сформулированным Г.А. Габриэлянцем и В.И. Пороскуном еще в 1974 году, является принцип равномерности бурения, который реализуется путем равномерного размещения разведочных скважин по объему залежи. Согласно этому принципу предусматривается детальное изучение прежде всего тех частей залежи (месторождений), которые содержат основные запасы углеводородов. При этом повышается точность оценки запасов, а следовательно, и качество подготовки месторождения к пробной эксплуатации и последующей разработке. Одновременно предусматривается дифференцированное размещение разведочного бурения, учитывающее морфогенетические особенности строения залежи или месторождения.

Современная разведка нефтяных и газовых месторождений учитывает принципы оптимизации и универсальности процесса разведочного бурения, впервые предложенные В.М. Крейтером и В.И. Бирюковым (1976). Эти принципы формулируются следующим образом:

1. Принцип рациональной системы и полноты исследований отдельной залежи или месторождения.
2. Принцип последовательных приближений в изучении месторождения или отдельной залежи.
3. Принцип относительной равномерности изучения объекта разведки.
4. Принцип наименьших трудовых, научно-прикладных и материально-технических затрат.
5. Принцип наименьших затрат времени и достижения наибольшей экономии при соблюдении энергосберегающих технологий.

Рациональная система разведки нефтяных и газовых месторождений предполагает бурение некоторого, как правило минимального, количества разведочных скважин, закладываемых в определенной последовательности для получения информации, необходимой и достаточной для промышленной оценки открытого месторождения и подготовки его к разработке. При этом система размещения разведочных скважин должна соответствовать особенностям геологического строения изучаемого объекта.

Разрез открытой залежи (месторождения) разбивается на этажи разведки. Под этажом разведки понимается часть разреза осадочного чехла, включающая один или несколько продуктивных пластов, расположенных на близких гипсометрических уровнях и характеризующихся сходством по геологическому строению вмещающих пород и физическим свойствам углеводородных флюидов. Их разведку можно проводить одной сеткой скважин.

Выделяются три системы и соответствующие методики разведочного бурения: треугольная, кольцевая и профильная с системой параллельных поперечных и продольных профилей разведочных скважин.

Треугольная система размещения разведочного бурения. Эта методика является наиболее старой и использовалась на заре развития нефтяной промышленности. При этом, как видно из рис. 65, первая поисковая скважина расположена в наиболее оптимальных структурно-гипсометрических условиях, остальные закладываются как разведочные в виде равносторонних треугольников со стороной, длина которой не должна превышать 500 метров при углах наклона крыльев локального поднятия до 10 градусов. При 20 градусах наклона она уменьшается до 400 метров, далее сокращаясь примерно на 50 метров с ростом угла наклона крыльев на каждые 5-6 градусов.

Нерациональность принятой треугольной системы размещения разведочных скважин даже при принятых максимальных расстояниях между ними 500 метров состоит в бурении для соблюдения указанного принципа равномерности излишне большого их числа. Это приводит к существенному удорожанию буровых работ. Процесс в известной мере оправдан с достижением весьма скромной геологической эффективности (до 80-100 усл. тонн на 1 метр поисково-разведочного бурения) лишь при площади ловушки и прогнозируемой залежи не более 2-2,5 км2. Опыт разведки выявленных литологических и стратиграфических углеводородных скоплений размерами до 1-1,5 км2 также свидетельствует о рентабельности реализации треугольной системы разведочного бурения.

В США широким распространением, наряду с крупными заливообразными литолого-стратиграфическими залежами, пользуются небольшие литологически ограниченные, или «шнурковые», или линзообразные, скопления нефти и газа с извлекаемыми запасами до 1,5 млн. усл. т размерами до 1,5-2 км2. Для разведки подобных месторождений также применяется треугольная сетка скважин с количеством их от 12 до 15, что находится в пределах рентабельности с получением средней эффективности до 120 усл. т/м. В России подобная система размещения разведочного бурения в качестве рациональной успешно использовалась в 1912 году на начальном этапе разведки открытой впервые в мировой практике И.М. Губкиным «рукавообразной» залежи нефти с переходом с 1916 года на профильное бурение. В настоящее время данная методика разведочных работ применяется при разведке небольших нефтяных залежей, связанных с эрозионными “врезами” довизийского и дотурнейского возраста в пределах Волго-Уральской и соседних с юга нефтегазоносных областей.

Кольцевая система размещения разведочного бурения. Рациональный характер кольцевой системы разведки открытых залежей и месторождений, успешно сочетающейся с освоением отдельных разведываемых этажей, подтвержден на примере уникального Заполярного газоконденсатного месторождения общей площадью свыше 2000 км2 и величиной извлекаемых запасов газа 1,5 трлн. м3. Поиски в целом осуществлены по системе “крест поискового бурения” 12 поисковыми скважинами, а разведка – 27 разведочными скважинами, размещенными по кольцевой методике, показанной на рис. 66.

Специфика кольцевой системы определяется на Заполярном месторождении следующим положением скважин на структурных межизогипсовых полях. В пределах первого поля первооткрывательницы от скважины 1 закладываются 4 буровых. После оконтуривания внутренней площади месторождения в следующем более внешнем поле по отношению к уже оконтуренной центральной зоне проектируются 5 буровых, помеченных квадратами. Завершив оконтуривание и этой части залежи, предусматривается освоение внешней зоны газоконденсатного месторождения с заложением сначала 7 разведочных скважин в предпоследнем поле, а затем 9 – в последнем межизогипсовом контуре, обрамляющем месторождение.

Рациональный характер кольцевой системы разведочного бурения в освоении уникального Заполярного ГКМ подтверждается достигнутой величины геологической эффективности, превышающей здесь 1000 усл. т на 1 м поисково-разведочного бурения.

Следовательно, высокая эффективность применения кольцевой системы достигается наличием крупных (до гигантских и более) запасов углеводородного сырья и относительно простым строением месторождения с залежью пластового или массивного строения сводового типа. На это следует, прежде всего, ориентироваться при выборе рациональной методики разведочных работ, что, как видно на примере уникального Заполярного месторождения, вполне оправдано полученными результатами. Кольцевая система была применена при разведке ряда крупных газоконденсатных месторождений Ейско-Березанской газоносной области, в частности Каневского и Ленинградского. В США на этой методике была разведана основная сводовая залежь в известняках свиты арбокл на крупнейшем нефтяном месторождении Оклахома-Сити Западной внутренней провинции.

Профильная система размещения разведочных скважин

В современ-
ных условиях для разведки нефтегазовых залежей и месторождений антиклинального и неантиклинального типов любой сложности строения, кроме случаев, отмеченных выше в первых методиках, наиболее эффективной и повсеместно рациональной является профильная система разведочного бурения. Сущность ее состоит в проектировании определенного числа разведочных скважин, закладываемых каждой в точках пересечения поперечных и продольных профилей. Причем в зависимости от величины разведуемого месторождения строго регламентируются расстояние между поперечными и продольными профилями и площадь, приходящаяся на одну проектируемую бурением скважину. По сравнению с предыдущими методиками, профильная методика является наиболее “гибкой”, допуская текущие изменения рациональной сетки скважин и, тем самым, площади охвата разведуемой части месторождения.

Рассмотрим типичные примеры размещения разведочных скважин по профильной системе. На рис. 67 дано расположение скважин на газоконденсатном месторождении. В разведку по профильной методике введен более крупный восточный блок, причем рациональная площадь на каждую скважину достигает 26 км2. Положение скважин на профиле показано на примере центральной части разведуемого блока. Общее количество скважин для восточного блока месторождения составляет 38. При тех же выбранных параметрах рациональное число разведочных скважин для меньшей по величине западной газоконденсатной залежи с той же отметкой ГВК составит 26. Однако, учитывая газоконденсатный тип углеводородного флюида и возможность полуторного увеличения расстояний между профилями и площади, приходящейся на одну скважину, общее число скважин в восточном блоке без нарушения принципа рациональности может составить 25, а для западной залежи – 18.

На рис. 68 показана рациональная методика для антиклинального блока
размерами 30х70 км, осложненного сбросами и включающего нефтяную залежь
с отметкой ВНК минус 1590 м. Здесь наиболее рационально размещение разве-
дочных скважин по системе параллельных взаимоперпендикулярных профилей
с площадью каждого квадрата 18 км2.

Положение профилей и скважин показано на примере центральной части западного купола антиклинали.

На примере центральной части залежи дано рациональное размещение разведочных скважин для западного более крупного блока антиклинальной ловушки с прогнозируемой нефтяной залежью при отметке ВНК минус 3200 метров. В качестве наиболее рациональной принята методика, аналогичная отмеченной выше, с площадью отдельных квадратов сетки скважин 10 км2 и количеством скважин 12, начиная с поисковой скважины-первооткрывательницы месторождения. Для разведки показанных на рис. 69 и 70 соответственно прогнозируемых газоконденсатного и нефтяного месторождений рациональная система размещения скважин рассматривается для продуктивных блоков.

От поисковой скважины 1, давшей промышленные притоки газоконденсата и нефти, предусматривается развитие рациональной сетки проектируемых буровых с сохранением “квадратичного” принципа размещения. Для разведуемого газоконденсатного месторождения площадь, приходящаяся на одну скважину, составляет с учетом газоконденсатного типа УВ флюида 12 км2 вместо 8 км2 для нефти, а рациональный комплекс разведки включает 24 скважины.

Освоение разведкой других блоков месторождения не должно предусматривать увеличение числа буровых. В качестве рациональной для более крупной прогнозируемой нефтяной залежи (рис. 70) с отметкой ВНК минус 2400 м также предусматривается в центральной части структуры от поисковой скважины 1 по схеме, показанной на рисунках выше; в качестве более эффективной принята площадь 28 км2 на одну буровую, а общее количество разведочных скважин – 32. Далее по той же схеме выполняется разведка 16 скважинами меньшего, центрального структурного блока.

На рис. 71 приведена газоконденсатная залежь сводового типа с отметкой ГВК минус 1050 м, осложненная в центральной части горстом, ограниченным поверхностями сместителей в виде двух лучей.

Наиболее рациональным для разведки данного месторождения будет последовательное разбуривание по профильно-квадратной схеме сначала центральной части залежи при площади 8 км2 на одну скважину, начиная с горста. За пределами горста расстояние между скважинами может быть увеличено до 3 км, а площадь на одну буровую – до 10 км2. Рациональное число скважин для разведки месторождения не должно превышать 20. Для западного меньшего блока – 12 скважин.

Для разведки нефтяной залежи сводового типа в антиклинальной ловушке, осложненной с юга сбросом (рис. 72), с отметкой ВНК минус 2810 метров площадью 18х6 км используется та же квадратная рациональная сетка скважин площадью 5 км2. Исходной для начала разведки является поисковая скважина 1. Минимальное количество скважин для полного охвата залежи с переводом ресурсов в категорию С1 составит 20.

Разведка сводовых нефтяных залежей, изображенных на рис. 73 и 74, осуществляется по аналогичной профильной системе с площадью 4 км2 на одну разведочную скважину. Общая площадь месторождения, как и морфоструктурные условия в целом, тождественны залежам (рис. 70 и 71) с использованием также в качестве основы для размещения рациональной схемы буровых в центральной части залежи с поисковой скважиной 1.

На рис. 75 изображена газоконденсатная залежь сложного строения сводового тектонически-экранированного типа с отметкой ГВК минус 775 метров. Рациональное размещение разведочного бурения предусматривает заложение разведочных скважин в центральном блоке от скважины 1 по сетке площадью 8 км2 (до ГВК) десяти скважин, что позволяет рассчитывать на наиболее эффективную разведку месторождения с показателем не менее 500 усл. т на метр разведочного бурения.

Пример рациональной разведки нефтяной залежи приконтактного типа, приуроченной к диапировой брахиантиклинали показан на рис. 76.

В пределах залежи проектируется рациональная сетка буровых по указанной профильной схеме с величиной площади, приходящейся на скважину, 6 км2. Проектом предусматривается, как видно из рисунка, бурение 30 разведочных скважин вплоть до ВНК на отметке минус 3300 м, начиная от поисковой скважины 1 – первооткрывательницы месторождения.

Для рассмотренных выше залежей структурно-литологического и структурно-стратиграфического типов рациональной сохраняется та же профильная система размещения разведочных скважин с указанной квадратной сеткой. При этом площадь на одну скважину изменяется от 5 км2 для средних по размеру залежей до 18 км2 – у крупных.