ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА (Арвилл Леворсен) - часть 76

Фиг. 13-19. Структурные карты нефтяного месторождения Каюга, округ Андерсон,

Техас (Реасосk, in Geophysical Case Histories, Soc. Explor. Geophys., 1, p. 126, Fig. 4, and p.
131, Fig. 7, 1948).

А - структурная карта по кровле писчего мела Остин, выполненная в январе 1934 г.

по   данным   сейсмических   исследований   методом   отраженных   волн   (скважина-
первооткрывательница  была закончена  бурением 2 марта 1934 г.); изолинии  через  100
футов; Б - структурная карта по кровле продуктивных песчаников Вудбайн (верхний мел);
карта   построена   после   того,   как   разбуривание   месторождения   (заштриховано)   было
закончено; изолинии через 50 футов.

особенности геологического строения. Правильная интерпретация этих аномалий зависит

от степени изученности геологии как всего региона, так и исследуемой площади, а также

от опытности и способностей геолога и теофизика.

В задачи этой книги не входит рассмотрение различных геофизических методов и

используемой аппаратуры. Начиная с 1915 г., когда геофизические методы были впервые

применены для поисков нефти и газа, о них было написано множество книг и отдельных

статей [19]. Развитие и усовершенствование геофизических методов освещается в работах,

публикуемых в ежемесячном геофизическом журнале Geophysics¹ [20]. Геолог-нефтяник

должен разбираться в геофизических исследованиях так же хорошо, как в геологическом

картировании,   в   применении   горного   компаса   и   в   материалах   аэрофотосъемки.   Кроме

того, определенные электрические

¹Разумеется,   в   других   странах   также   существуют   научные   периодические   издания,

публикующие работы по проблемам разведочной геофизики. - Прим. перев.

и   радиоактивные   свойства   горных   пород   являются   базой   для   получения   основных

каротажных   данных,   необходимых   для   глубинного   картирования.   Многие   структуры,

содержащие   залежи   нефти   и   газа,   были   закартированы   с   применением   геофизических

исследований,  а для некоторых  из них эти исследования  были единственным методом

глубинного картирования. История ряда таких открытий была изложена в литературе [21].

На   фиг.   13-19   и   13-20   приведены   две   структурные   карты,   полученные   в   результате

проведения сейсмических работ методом отраженных волн до начала глубокого бурения

(см.   также   фиг.   6-4).   Во   всех   этих   случаях   залежи   нефти   были   открыты   в   результате

бурения на структурах, обнаруженных сейсмическими исследованиями.

Практическая ценность геофизических методов, использующихся в геологии нефти

и газа, заключается в том, что они позволяют измерять такие физические свойства горных

пород,   которые   указывают   на   возможные   ловушки   в   коллекторах   –   единственные

свойства,   имеющие   значение   при   нефтепоисковых   работах.   Самым   точным   из   всех

геофизических методов является сейсмическое картирование,

Фиг. 13-20. Карты месторождения Полс-Валли, округ Гарвин, Оклахома (Cram,  in

Geophysical Case Histories, Soc. Explor. Geophys., 1, Figs. 1, 6, 7, 1948).

A  -   структурная   карта   по   данным   предварительных   сейсмических   исследований

методом   отращенных   волн,   выполненных   в   августе   1930   г.;  Б  -   структурная   карта   по
подошве   пенсильванских   отложений,   построенная   после   окончания   бурения,
последовавшего за открытием нефти в апреле 1942 г.;  В  - структурная карта по кровле
продуктивных   песчаников   Бромайд   (ордовик).   Структура   песчаной   толщи   в   зоне   ее
размыва в предпенсильванское время (заштрихована) восстановлена. Обращает на себя
внимание то, что нарушение, выделяемое в ордовикских отложениях, не проходит выше
предпенсильванской поверхности несогласия. Подобные складки с эродированным сводом
часто называются «лысыми» структурами.

применяемое,   кроме   того,   в   наиболее   широком   по   сравнению   с   другими   методами

диапазоне   геологических   условий.   Преимущество   сейсмических   исследований

заключается   в   том,   что   они   позволяют   выбрать   для   изучения   любые   границы   между

формациями.   Поэтому   становится   возможным   картирование   кровли   предполагаемого

коллектора   или   расположенной   вблизи   нее   границы   между   формациями.   Однако

надежность результатов сейсмических исследований в значительной мере определяется

точностью   наших   знаний   о   скоростях   распространения   отраженных   и   переломленных

волн   в   породах,   слагающих   разрез   изучаемого   района.   Непредвиденные   изменения

разреза, такие, как фациальные замещения, разрывные нарушения, а также присутствие

неконсолидированных   осадков   вблизи   земной   поверхности   могут   обусловливать

изменения   скоростей   и  таким   образом   вносить  ошибки   в структурную   интерпретацию

сейсмических   данных.   Гравиметрический,   магнитометрический   и   радиометрический

методы   геофизических   исследований   весьма   полезны   при   предварительных

рекогнесцировочных   работах;  с  их   помощью  могут  быть  закартированы   определенные

особенности   геологического   строения,   с   которыми   связаны   ловушки   в   коллекторах.

Однако правильная интерпретация полученных данных требует от геолога внимания и

большого   опыта   главным   образом   из-за   невозможности   установить   при   помощи   этих

методов точное положение закартированных аномалий.

Геохимические карты 

Геохимические карты применяются для того, чтобы показать в плане изменение

химического состава пород и содержащихся в них флюидов [22]. На таких картах может

быть   показано,   например,   распространение   на   поверхности   земли   углеводородов¹,

парафинов или потребляющих углеводороды бактерий. Там же, где один или несколько

таких показателей дают аномально высокие значения,  превосходящие  фоновые, можно

предполагать, что ниже располагается залежь нефти или газа, из которой углеводороды

просачиваются на поверхность. Вертикальная миграция углеводородов, если только такое

явление имеет место в природе, представляет собой сложный и не понятый до настоящего

времени   процесс,   обусловленный,   вероятно,   диффузией.   Карты   концентрации

углеводородов,   иногда   называемые   картами   почвенных   анализов²   и   составляемые   для

участка   поверхности,   под   которым   находится   нефтяная   залежь,   являются   по  существу

картами микропроявлений. Полагают, что в одних случаях углеводороды или их остатки

концентрируются   непосредственно   над   залежью,   в   других   -   зона   повышенных

концентраций углеводородов располагается на поверхности в виде ореола по краям этой

залежи, тогда как площадь над центральной частью залежи лишена нефтегазопроявлений.

Основные трудности, с которыми сталкиваются геологи при составлении геохимических

карт поверхностных отложений, связаны с крайне низким содержанием углеводородов в

обычных   осадочных   породах,   измеряемым   частями   на   миллион   или   даже   частями   на

миллиард.   Ошибки   в   измерениях,   попадающие   на   карту,   по-видимому,   превышают

действительно   существующие   аномальные   отклонения   в   содержании   углеводородов.

Более   того,   некоторые,   а   возможно   и   все,   такие   отклонения   от   фоновых   значений

полностью обусловлены причинами местного характера, связанными с поверхностными

процессами:   фотосинтезом,   разным   первоначальным   содержанием   углеводородов   в

породах   обнажающихся   формаций,   различными   эрозионными   процессами   и   влиянием

процессов выветривания.

Другие геохимические карты и разрезы составляют по данным, полученным при

изучении  кернов и шлама из буровых скважин  [23]. В выбуренной  породе измеряется

содержание этана, пропана, бутана, пентана и более тяжелых углеводородных фракций.

Если   на   нефтяном   месторождении   отмечается   значительное   увеличение   содержания

углеводородов   в   глинистых   породах,   непосредственно   перекрывающих   коллекторы,   то

продолжение   бурения   после   вскрытия   таких   пород   приводит   к   открытию   нефтяных

залежей.

¹Очевидно,   здесь   под   термином   «углеводороды»   автор   понимает   все   компоненты   и

производные нефти и газа. - Прим. ред.

²Так   в   американской   литературе   стали   называть   карты,   на   которых   показываются

результаты газовой съемки, методика которой разработана в СССР. - Прим. ред.

Фиг. 13-21. Карта эквипотенциалов залежи Текс-Харви месторождения Спраберри,

Западный Техас (см. также фиг. 13-11) (Wilkinson, Bull. Am. Assoc. Petrol. GeoL, 37, p. 264,
Fig. 10, 1953).

Линейное   простирание   эквипотенциалов   объясняется   наличием   вытянутых   зон

развития   трещиноватости,   обусловливающих   увеличение   проницаемости   и
соответственно продуктивности скважин. Начальные суточные дебиты скважин:  1  -  600
баррелей и более; 2 - 400-600 баррелей; 3 – 200-400 баррелей.

Другие типы глубинных карт

Другие типы глубинных карт составляют для изучения и наглядной демонстрации

специфических   особенностей   геологического   строения.   На   картах   эквипотенциалов   в

изолиниях показывают величины начальных или расчетных суточных дебитов скважин,

пробуренных в пределах залежи. Пример такой карты приведен на фиг. 13-21 (см. также

фиг. 13-11). Карты изоконцентраций показывают в изолиниях изменения концентрации

солей в водах нефтяных месторождений (см. фиг. 5-14, стр. 159). На картах изобар также с

помощью изолиний показывают изменения пластовых давлений на площади залежи или

месторождения. Эти карты полезны для выявления участков с пониженными давлениями.

Характер   прогрессивного   уменьшения   пластового   давления   устанавливается   при

составлении серии таких карт через равные промежутки времени. На картах внедрения

пластовых вод показывается положение скважин, из которых получают нефть с водой;

часто   они   составляются   через   равные   интервалы   времени   для   того,   чтобы   показать

постепенное наступление фронта пластовых вод. Иногда, если хотят показать глубинное

геологическое   строение   залежи   в   трех   измерениях,   сооружаются   рельефные,   или

колышковые, модели. Обычно они применяются в учебных целях. Такие модели строятся

при помощи колышков, на которые в масштабе наносятся границы формаций. Для этой

цели   могут   также   применяться   пластины   из   прозрачного   пластика   или   стекла,   поме-

щенные   одна   над   другой,   причем   каждая   пластина   представляет   какой-либо

стратиграфический   горизонт.   Карты   изохор   показывают   в   изолиниях   мощность

продуктивного горизонта, т.е. мощность части резреза между водонефтяным контактом и

покрышкой залежи. Эти карты применяются для подсчета запасов нефти и газа.

Счетно-решающие машины

Как можно было ожидать, широкое  применение счетно-решающих машин стало

характерной чертой исследований в геологии нефти и газа, причем они используются как

при   геологических,   так   и   при   геофизических   работах.   Применение   счетно-решающих

машин в геологии - быстро расширяющаяся область. В конце главы приведены ссылки на

некоторые статьи, в которых описаны примеры применения вычислительной техники для

решения   геологических   задач   [24].   В   любом   регионе,   где   интенсивно   проводятся

геологические   работы,   накапливается   огромное   количество   детальных   фактических

данных,   и   счетно-решающие   машины   в   этом   случае   помогают   быстро   привлечь   и

обобщить все данные, полученные в самое различное время. Часто фактический материал

определенного типа, обработанный с помощью таких машин, может наноситься прямо на

карты, что экономит много времени, которое надо было затратить на его сбор и запись.

Таким образом иногда удается выявить ряд аномалий, которые не выделяются на картах,

построенных в обычных изолиниях. Это в свою очередь способствует выявлению районов,

перспективных для дальнейших исследований. Тем не менее, по-видимому, потребуется

еще   некоторое   время   для   окончательного   внедрения   вычислительной   техники   в

геологические   исследования.   Для   этого   необходимо   всячески   поощрять   публикацию

достижений   ученых   в   области   применения   счетно-решающих   машин   к   решению

геологических задач.

Поиски и разведка нефти и газа в акваториях. В последние годы в прибрежных

зонах  континентальных  шельфов всего земного  шара  открыто  много крупных  залежей

углеводородов. В настоящее время скважины бурятся при глубинах моря до 500 футов, и

технические   проблемы   бурения   и   эксплуатации   залежей   нефти   и   газа   в   подводных

условиях уже в значительной мере решены. В геологическом отношении морское дно в

этих зонах является по существу простым продолжением суши или сходно с ней; толща

же воды представляет собой особую разновидность поверхностного покрова. Как и на

суше,   залежи   углеводородов   здесь   могут   быть   приурочены   к   соляным   куполам,

антиклинальным складкам или разрывным нарушениям, а также к стратиграфическим и

комбинированным   ловушкам¹.   При   геологических   работах   в   море   применяются   те   же

геофизические методы исследований, что и на суше, именно эти методы являются основой

для выявления здесь перспективных для поисков залежей аномалий². Иногда оказываются

полезными батиметрические карты, отражающие особенности рельефа океанического дна.

Они   позволяют   предполагать   существование   антиклинальных   складок   или   других

структур в подстилающих отложениях. На перспективность района могут в ряде случаев

указывать нефте- и газопроявления на поверхности воды. Однако себестоимость нефти и

газа,   добываемых   в   водных   бассейнах,   как   правило,   в   несколько   раз   выше   их

себестоимости   на   суше,   и   это   следует   обязательно   учитывать   при   любых   оценках

перспектив   нефтегазоносности   акватории³.   При   морских   работах   составляются   по

существу такие же типы глубинных карт, как и при обычных геологических изысканиях

на континентах.

Сухие скважины

Разведочные   скважины,   при   испытании   которых   не   удалось   получить

промышленных притоков нефти или газа, называются сухими скважинами. Из ежегодно

бурящихся   на   территории   США   скважин   в   среднем   только   одна   скважина   из   девяти

оказывается   продуктивной,   а   остальные   восемь   дают   при   опробовании   отрицательные

результаты.   Это   отношение   в   различных   провинциях   изменяется,   но,   как   правило,

наибольший процент сухих скважин отмечается в тех регионах, где большинство залежей

связано   не   со   структурными,   а   со   стратиграфическими   ловушками.   Отношение   числа

сухих   скважин   к   числу   продуктивных   может   здесь   достигать   20:1.   Рентабельность

эксплуатации   скважины   частично   зависит   от   экономических   факторов.   Так,   часто

оставляются   как   сухие   скважины,   дебит   которых   составляет   1-1,5 м³   в   сутки,   или

скважины, дающие вместе с нефтью чрезмерно большое количество воды. Может кроме

того считаться непромышленной залежь, где глубина залегания продуктивного горизонта

велика или

¹Следует отметить, что соляные купола выявлены в настоящее время и на континентальном

склоне, и даже в пределах абиссальных равнин (Мексиканский залив). Однако в геологическом
строении континентального склона, контпнентального подножия и абиссальной равнины имеется
ряд особенностей, не наблюдающихся ни на суше, ни на шельфе. - Прим. ред.

²Геофизические работы в водных бассейнах, как правило (за исключением, может быть,

аэромагнитной  съемки),   проводятся   иначе,   чем   на   суше.   Проведение   значительной   части  этих
методов в водных бассейнах более эффективно, чем на суше, а себестоимость получаемых нефти и
газа ниже. - Прим. ред.

³Последние   расчеты,   приводимые   в   американских   журналах,   опровергают   это

утверждение. Как установлено, затраты на поиски и разработку залежи нефти и газа в водном
бассейне  в  два,  а  иногда  и в  3-4  раза   выше  (они возрастают  с увеличением  глубины  водного
бассейна),   чем   на   суше.   Однако   вследствие   большей   продуктивности   скважин   в   море
себестоимость тонны нефти или кубического метра газа ниже себестоимости их добычи на суше.
Даже в таких водных бассейнах, как залив Кука, в настоящее время нефть, добываемая в море,
дешевле нефти, извлекаемой на суше. - Прим. ред.

высоки   эксплуатационные   расходы   и   взнос   за   сухую   скважину¹.   Напротив,   часто

оказывается выгодным эксплуатировать неглубокую скважину, дающую всего несколько

сотен литров высококачественной нефти в сутки.

Не   следует,   конечно,   любую   оказавшуюся   сухой   скважину   принимать   за

неудачную.   Каждая   скважина   приносит   геологу   множество   данных,   всестороннее

изучение которых раньше или позже может стать основой для выбора места заложения

новой поисковой скважины. Огромное количество поисковых скважин было заложено на

участках,  на которых  благодаря  ранее  пробуренным сухим  скважинам  были  выявлены

структурные   поднятия   или   наличие   стратиграфических   ловушек.   При   этом   бурение

каждой новой поисковой скважины производилось в надежде, что она окажется удачнее

расположенной, вскроет перспективный горизонт на еще более высоких отметках и будет

продуктивной.   Некоторые   поисковые   скважины   закладывались   вблизи   пробуренных

скважин, которые, хотя и расценивались как сухие, имели нефте- и газопроявления или

даже   давали   небольшие   непромышленные   притоки.   Другие   располагались   вверх   по

восстанию слоев от уже имевшихся сухих скважин, вскрывших пласт, с расчетом, что они

откроют залежь нефти в выклинивающихся песчаных телах. Иногда поисковые скважины

бурились   вблизи   сухих   скважин,   заложенных   в   структурно   пониженных   участках,   но