НЕФТЕГАЗОВЫЙ ЛИКБЕЗ

О нефтегазовой отрасли простыми словами

Владимир Белоусов, член Союза Переводчиков России, автор учебников и учебных курсов для нефтегазовых переводчиков.



Не секрет, что, не имея специальной отраслевой подготовки, переводчику часто приходится работать «вслепую», не понимая темы перевода. Это может приводить к серьезным ошибкам и другим нежелательным последствиям. В этой рубрике мы рассказываем об основных процессах и оборудовании нефтегазовой отрасли простым и понятным языком, и сегодня поговорим о геофизических методах разведки месторождения.

РАЗВЕДКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Работы по освоению месторождения и добыче нефти и газа условно можно разделить на три основных этапа, каждый из которых требует проведения значительного планирования и исследований, а также привлечения существенных инвестиций:

разведка месторождения (field exploration);

разработка месторождения (field development);

эксплуатация месторождения (field operation).

На этапе разведки проводятся геологические исследования и сейсморазведочные работы, для которых используется сложное оборудование для сбора данных и обнаружения нефтесодержащих пластов.

На этом же этапе осуществляется бурение поисковых (wildcats), а затем разведочных скважин (exploratory wells).

На этапе разработки буровые компании осуществляют бурение эксплуатационных скважин в целях добычи из них нефти и газа на этапе эксплуатации месторождения. Параллельно осуществляется обустройство месторождения, включающее строительство инфраструктуры– сети трубопроводов, объектов добычи, подготовки, учета и транспортировки нефти и газа, линий электропередачи и связи, жилых поселков.

На этапе разработки осуществляется непосредственная добыча, подготовка, хранение и транспортировка нефти и газа, проводятся мероприятия для повышения нефтеотдачи пластов (enhanced oil recovery) и увеличения дебита (production rate). В зависимости от уровня производительности скважин используются различные методы добычи и внедряются новые технологии.

Безусловно, четкого временного деления на этапы освоения месторождения не может существовать, и они могут осуществляться параллельно.

После успешного бурения поисковой скважины начинается активное разбуривание площади (area drill-out) разведочными, а затем эксплуатационными скважинами, а также строительство инфраструктуры, в то время как разведка месторождения продолжается.

“ГЛАВНАЯ ЗАДАЧА СЕЙСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ - ОПРЕДЕЛИТЬ ПОЛОЖЕНИЕ ПЛАСТА, НА КОТОРОМ ОБРАЗОВАЛАСЬ ОТРАЖЕННАЯ ВОЛНА, ЗАПИСАННАЯ НА СЕЙСМОГРАММЕ”

КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАПАСОВ

В ходе поисково-разведочных работ применяются геологические, геофизические, методы, а также бурение скважин и их исследование. Поисково-разведочные работы помогают определить начальные геологические запасы нефти (original oil in place (OOIP)), а также классифицировать их по категориям. Категории запасов подразделяются по их извлекаемости и состоянию.

По извлекаемости (recoverability) запасы могут быть доказанными (proved reserves), вероятными (probable reserves) и возможными (possible reserves). Доказанными считаются запасы, которые с высокой степенью вероятности (не ниже 90%) могут быть извлечены из недр. Вероятными считаются запасы, оценка извлечения которых составляет не менее 50%. Возможными считаются запасы, оценка извлечения которых составляет не более 10%.

По состоянию доказанные запасы подразделяются на доказанные разбуренные (proved developed) и доказанные неразбуренные (proved undeveloped). Доказанные разбуренные запасы, в свою очередь, могут быть разрабатываемыми (producing reserves) и неразрабатываемыми (non-producing reserves).

“ОСНОВОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ ЯВЛЯЮТСЯ ВОЗБУЖДЕНИЕ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН И ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ ПРОБЕГА ЭТИХ ВОЛН ОТ ИСТОЧНИКА ДО ТОЧЕК РАССТАНОВКИ СЕЙСМОПРИЕМНИКОВ”

КЛАССИФИКАЦИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ РАЗВЕДКИ

К геофизическим методам разведки относятся:

• электроразведка;

• гравиразведка;

• магниторазведка;

• сейсморазведка.

ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКА

Электрическая разведка (electrical exploration) основана на различной электропроводности горных пород. Так, граниты, известняки, песчаники, насыщенные соленой минерализованной водой, хорошо проводят электрический ток, а глины, песчаники, насыщенные нефтью, обладают очень низкой электропроводностью. На основе выполненных замеров прохождения электрического тока определяется электрическое сопротивление горных пород. Высокое сопротивление является косвенным признаком наличия нефти или газа.

ГРАВИРАЗВЕДКА

Гравиразведка (gravitational exploration) основана на зависимости силы тяжести на поверхности земли от плотности горных пород. Породы, насыщенные нефтью или газом, имеют меньшую плотность, чем те же породы, содержащие воду. Задачей гравиразведки является определение мест с аномально низкой силой тяжести.

“ВРЕМЯ ВСТУПЛЕНИЯ ИЛИ ВРЕМЯ ПРОБЕГА – ЭТО ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ МЕЖДУ МОМЕНТОМ ВЗРЫВА И ВСТУПЛЕНИЕМ ЭНЕРГИИ НА СЕЙСМОПРИЕМНИКИ ГРУППЫ”

МАГНИТОРАЗВЕДКА

Магниторазведка (magnetic exploration) основана на различной магнитной проницаемости горных пород. Земля - это огромный магнит, вокруг которого расположено магнитное поле. В зависимости от состава горных пород, наличия нефти и газа, это магнитное поле искажается в различной степени. Часто магнитометры устанавливают на самолеты, которые на определенной высоте совершают облеты исследуемой территории. Аэромагнитная съемка позволяет выявить антиклинали на глубине до 7 км.

СЕЙСМОРАЗВЕДКА

В сейсморазведке (seismic exploration) искусственным путем возбуждаются упругие волны, которые позволяют выявлять находящиеся под землей залежи полезных ископаемых (углеводородов, руд, воды, геотермальных вод и т.д.) и получать геологическую информацию в инженерных целях.

Волны создаются взрывом специальных зарядов в скважинах глубиной до 30 м; вибраторами; преобразователями взрывной энергии в механическую.

ОГРАНИЧЕННОСТЬ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ

В сочетании с геофизическими, скважинными и другими геологическими данными материалы сейсморазведки дают информацию о структуре и распространении пород различных типов. Однако одними только сейсмическими методами невозможно определить многие из элементов, делающих предприятие рентабельным, и даже если использовать дополнительные данные, однозначная интерпретация редко достижима.

Как правило, сейсмические работы заканчиваются задолго до получения определенных ответов на поставленные вопросы и их полного выяснения. Считается, что для получения дальнейшей информации будет лучше использовать другие методы, скажем, бурение скважин. С экономической точки зрения сейсморазведка находится в условиях постоянной конкуренции с другими методами.

“ПО ИЗВЛЕКАЕМОСТИ ЗАПАСЫ МОГУТ БЫТЬ ДОКАЗАННЫМИ, ВЕРОЯТНЫМИ И ВОЗМОЖНЫМИ”

РОЛЬ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ

О важной роли сейсмических работ в разведке на нефть свидетельствует их обширное применение. При выборе мест для забуривания поисково-разведочных скважин (spud a wildcat), почти все нефтяные компании опираются на результаты интерпретации сейсморазведочных данных (seismic data interpretation). Несмотря на то, что этот метод является не прямым, а косвенным (в большинстве случаев результаты сейсморазведочных работ позволяют обнаружить геологические структуры, а не непосредственно найти нефть), вероятность успешного мероприятия более чем достаточна, чтобы окупить затраты на сейсморазведку.

С другой стороны, сейсмические методы находят небольшое применение при прямых поисках полезных ископаемых, так как они не могут получить достаточно надежных результатов, когда границы между породами различных типов сильно нерегулярны. Однако эти методы можно использовать для выявления таких структур, как погребенные речные русла, в которых могут накапливаться тяжелые минералы.

“В СЕЙСМОРАЗВЕДКЕ ИСКУССТВЕННЫМ ПУТЕМ ВОЗБУЖДАЮТСЯ УПРУГИЕ ВОЛНЫ, КОТОРЫЕ ПОЗВОЛЯЮТ ВЫЯВЛЯТЬ НАХОДЯЩИЕСЯ ПОД ЗЕМЛЕЙ ЗАЛЕЖИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ”

СЕЙСМОРАЗВЕДКА И СЕЙСМОЛОГИЯ

Сейсморазведка – детище сейсмологии (seismology), занимающейся исследованием землетрясений. Во время землетрясения в земле происходит разрыв (fault), и породы по обе стороны от разрыва смещаются относительно друг друга. При этом возникают сейсмические волны (seismic waves), распространяющиеся во все стороны от поверхности разрыва. Для их регистрации в различных местах на земной поверхности устанавливают сейсмографы (seismographs). Получаемые данные сейсмологи используют для определения характера пород, через которые прошли сейсмические волны.

Принцип работы сейсмографа.

В методах сейсморазведки проводятся в принципе те же самые измерения, что и в сейсмологии. Однако источники энергии здесь находятся под контролем, и их можно перемещать, а расстояния между точками возбуждения (shot points) и приема (receiving points) относительно малы. Большинство сейсморазведочных работ проводится по методу непрерывного перекрытия (uninterrupted overlapping), когда реакцию на возбуждение волн получают вдоль линии профиля.

РЕГИСТРАЦИЯ ДАННЫХ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ

Для возбуждения сейсмических волн используют взрывчатые вещества и другие источники энергии, а возникающие при этом колебания земли обнаруживают с помощью расстановки сейсмоприемников (seismic receivers). Как правило, данные регистрируют в цифровой форме на магнитной ленте, чтобы для усиления полезного сигнала относительно шума, выявления важной информации и представления данных в форме, удобной для выполнения геологической интерпретации, можно было применить цифровую обработку.

МЕТОДИКА СЕЙСМОРАЗВЕДКИ

Основой методики сейсморазведочных работ являются возбуждение сейсмических волн (seismic wave excitation) и измерение времени пробега (travel time) этих волн от источника до точек расстановки сейсмоприемников, обычно располагаемых вдоль прямой линии, направленной на источник.

Зная время пробега до отдельных сейсмоприемников и скорость распространения волн (wave propagation), можно воссоздать траектории сейсмических волн. Структурную информацию получают в результате изучения траекторий волн двух основных категорий: головных (head waves) или преломленных волн (refracted waves), у которых главная часть пути проходит вдоль границы раздела двух слоев и, следовательно, приблизительно горизонтальна, и отраженных волн (reflected waves), у которых энергия первоначально распространяется вниз, а в некоторой точке отражается обратно к поверхности, так что общий путь волны может приближаться к вертикальной линии.


Непрерывное перекрытие.

ЗАДАЧА СЕЙСМОРАЗВЕДКИ

Для траекторий волн обоих типов время пробега зависит от физических свойств горных пород и условий залегания пластов. Задача сейсморазведки состоит в том, чтобы получить информацию о породах, в частности об условиях залегания пластов, на основе наблюдаемого времени вступления волны (time of wave arrival) и (в меньшей степени) вариаций амплитуды, частоты и формы сигнала.


Процесс проведения сейсморазведки.

ПРОВЕДЕНИЕ РАБОТ

После определения подходящего местоположения профиля в земле пробуривается вертикальная скважина, называемая взрывной скважиной (shot hole). Взрывная скважина представляет собой шурф в земле небольшого диаметра, в который устанавливаются и где детонируют сейсмические заряды для передачи энергии волны в недра (subsurface). Диаметр такой скважины составляет 10 – 12 см, а глубина меняется обычно от 6 до 30 м. Такая скважина пробуривается роторным станком (rotary rig) методом воздушного бурения (compressed air drilling), ударного бурения (percussive drilling), которое не передает сейсмическую энергию в низлежащие породы (underlying rocks).

После окончания бурения заряд весом в 1-25 кг снабжается электрическим капсюлем – детонатором и затем помещается вблизи забоя скважины (bottom hole). От капсюля-детонатора к поверхности протягиваются два провода, соединяющиеся с взрывной машинкой (exploder), при помощи которой по проводам посылается электрический ток к капсюлю-детонатору. Детонатор (firing head) инициирует взрыв динамита.

Взрывная скважина..

В заданных направлениях от взрывной скважины по прямой линии прокладываются два кабеля длиной по 2-4 км. Они включают несколько пар электрических проводников (жил), причем каждая пара заканчивается на обоих концах кабеля электрическим разъемом. Кроме того, каждая пара жил соединяется с одним из нескольких штепсельных разъемов, расположенных вдоль кабеля с интервалом 25 – 100 м. С каждым разъемом соединено несколько сейсмоприемников, так что каждая пара жил кабеля переносит к регистрирующим приборам выходную энергию от группы сейсмоприемников.

Обычно вдоль кабеля с равными интервалами располагаются 48 или более групп сейсмоприемников. Когда взрывается заряд динамита, каждая группа сейсмоприемников генерирует сигнал, характер которого зависит от движения грунта в окрестности данной группы. В результате действия всех групп возникают сигналы, содержащие информацию о движении почвы в ряде точек (центрах групп), расположенных с равными интервалами вдоль прямой линии, проходящей через пункт взрыва.

“В СЕЙСМОРАЗВЕДКЕ ИСКУССТВЕННЫМ ПУТЕМ ВОЗБУЖДАЮТСЯ УПРУГИЕ ВОЛНЫ, КОТОРЫЕ ПОЗВОЛЯЮТ ВЫЯВЛЯТЬ НАХОДЯЩИЕСЯ ПОД ЗЕМЛЕЙ ЗАЛЕЖИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ”

Электрические сигналы от групп сейсмоприемников поступают на входы соответствующих усилителей. Усилители повышают мощность сигнала и в некоторой степени подавляют (отфильтровывают) те части входного сигнала, которые считаются нежелательными. Выходные сигналы усилителей вместе с сигналами точного времени записываются на магнитную ленту или на бумагу. Записанные таким образом данные состоят из нескольких трасс, каждая из которых показывает, как изменяется характер колебания почвы под одной группой сейсмоприемников в зависимости от времени, прошедшего после взрыва.

Записи обычно обрабатывают специальным способом с тем, чтобы ослабить помехи (interference) по сравнению с отраженными сигналами. Для этого используют свойства, отличающие их друг от друга. Полученные данные представляют в форме, пригодной для их интерпретации. На сейсмограммах (seismogram) выделяются когерентные волны (coherent waves), т.е. вступления энергии, закономерно изменяющиеся от трасы к трассе, и, как предполагается, обусловленные отражениями.

Сейсмоприемники.

Для различных групп сейсмоприемников измеряется время вступления (arrival time) (интервал времени между моментом взрыва и вступлением энергии на сейсмоприемники группы называется также временем пробега (travel time)) этих когерентных волн. Затем по значениям времени вступления вычисляют местоположение и границы залегания участка, породившего каждое вступление отраженной волны. При этих расчетах используется значение скорости распространения сейсмических волн.

Результаты объединяются в виде разрезов и карт в изолиниях. Из них можно получить представление о структуре геологических границ, породивших данные отраженные волны. Путем интерпретации волновой картины (wave pattern), полученной по сейсмическим данным, иногда удается определить конкретные стратиграфические детали геологического разреза (geological profile) или найти признаки присутствия углеводородов. Однако выводы о наличии или отсутствии углеводородов и других полезных ископаемых обычно делаются на основе изучения информации о строении разреза.

Главная задача сейсмических исследований - определить положение пласта, на котором образовалась отраженная волна, записанная на сейсмограмме. В общем случае это осуществляется при помощи трехмерной модели (3-D model). Однако наклон пластов часто весьма невелик и направление профилирования (profiling), как правило, практически совпадает с направлением либо падения (formation dip), либо простирания пластов (formation strike). В таких случаях естественно применять двухмерную модель (2-D model) строения среды

ТИПЫ СЕЙСМИЧЕСКИХ ПОМЕХ

Надежность сейсмических построений зависит в значительной мере от качества записи. На практике качество сейсмических данных весьма разнообразно. С одной стороны, имеются области, где прекрасные записи отраженных (или преломленных) волн получаются без каких-либо специально принятых мер; с другой стороны, имеются такие области, в которых самое современное оборудование, чрезвычайно сложная методика полевых наблюдений и изощренные методы полевой обработки все-таки не дают возможности получать приемлемые данные.


Сейсмограмма..

Между этими крайними случаями лежит огромное количество ситуаций, в которых получают неплохие результаты, но их можно было бы улучшить, повышая количество и качество данных. Сейсмические помехи могут быть когерентными (coherent interference) (собственно помехи) (direct interference) либо некогерентными (incoherent interference) (шум).

“МАГНИТОРАЗВЕДКА ОСНОВАНА НА РАЗЛИЧНОЙ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД”

Магнитные ленты отправляют в центр обработки данных, где в записи вводят поправки и применяют разнообразные процедуры цифровой обработки, например скоростной анализ (dynamic correlation), фильтрацию, суммирование (stacking). Конечным результатом цифровой обработки обычно являются цифровые разрезы, по которым в дальнейшем ведется интерпретация. На основе сейсмических данных создаются разнообразные карты, которые помогают в дальнейшей работе геологам и разработчикам (reservoir engineers).