Основные задачи в области методики поисково-разведочных работ на нефть и газ
И.О. БРОД и В.Г. ВАСИЛЬЕВ
В плане развития народного хозяйства Советского Союза на ближайшие годы предусматриваются невиданные темпы роста добычи нефти и газа. По предварительным наметам годовая добыча через 15 лет должна возрасти для нефти с 98 млн. т в 1957 г. до 350-400 млн. т, а для газа с 21 млрд. м3 в 1957 г. до 270-320 млрд. м3.
Большой рост добычи нефти и газа за последние годы и прирост их запасов являются следствием возросших объемов геолого-поисковых исследований, разведочного бурения и успехов в совершенствовании методики поисково-разведочных работ.
Вместе с тем задачи, стоящие перед нефте- и газодобывающей промышленностью на ближайшие 5-7 лет, настоятельно требуют резкого повышения эффективности разведки, поскольку в предстоящие годы должен быть достигнут грандиозный рост запасов нефти и газа за счет месторождений нефтегазоносных районов, геологическое строение которых в настоящее время еще недостаточно изучено. Широким фронтом будут изучаться и разведываться труднодоступные районы Западной и Восточной Сибири, Якутии, Северного Прикаспия, Средней Азии и др.
Основные запасы нефти и газа СССР связаны с несколькими наиболее крупными нефтегазоносными площадями. Так, 90% учтенных запасов газа промышленных категорий содержится в 13 газовых месторождениях, общее число которых превышает сто. Основные запасы нефти в Советском Союзе также сосредоточены в недрах нескольких крупнейших месторождений (Ромашкинском, Туймазинском, Шкаповском, Мухановском и др.) Подобная связь наблюдается в США и в районах Ближнего и Среднего Востока.
Из этого следует, что задача резкого повышения добычи и увеличения запасов должна ориентировать поисково-разведочные работы не только на открытие новых нефтегазоносных районов, но, главное, на обнаружение крупнейших месторождений нефти и газа в новых и в уже известных нефтегазоносных бассейнах. Это связано с тем, что резкое увеличение добычи нефти и газа возможно лишь в результате открытия высокодебитных месторождений с большими запасами.
Однако это не означает, что можно пренебрегать открытием, разведкой и разработкой малодебитных и среднедебитных площадей со сравнительно небольшими запасами.
В развитии отечественной нефтедобывающей промышленности этапы интенсивных подъемов добычи нефти связаны с открытиями больших по запасам высокодебитных залежей в подкирмакинской и калинской свитах продуктивной толщи Апшерона и особенно с крупнейшими залежами в девоне Волго-Уральской области. Грандиозный скачок в развитии мировой добычи нефти в послевоенное время произошел благодаря открытию очень крупных залежей нефти в мезозойских отложениях Ближнего и Среднего Востока. Мезозойские отложения, занимавшие еще недавно по запасам нефти и газа последнее место, благодаря открытиям последних лет начинают рассматриваться как наиболее перспективные.
Возможности открытия крупных по запасам высокодебитных залежей нефти и газа в новых и в уже известных нефтегазоносных бассейнах нашей страны исключительно велики. Но для успешной и быстрой реализации намечающихся перспектив следует значительно увеличить объемы и, главное, эффективность геолого-поисковых и разведочных работ.
Эффективность поисково-разведочных работ зависит в первую очередь от ясности геологических представлений основных закономерностей распространения скоплений нефти и газа в каждом крупном районе и от умелой и правильной организации комплекса геолого-поисковых и разведочных работ, проводимых, с целью открытия и подготовки к разведке новых месторождений. При рассмотрении этих задач надо учитывать достижения и неудачи прошлого.
Удачный выбор в пределах крупных территорий наиболее перспективных зон и площадей может быть сделан при наличии геологических документов, позволяющих производить сравнительную оценку перспектив нефтегазоносности и выявлять основные закономерности в распространении известных скоплений нефти и газа. Рассматривая эту проблему, можно констатировать связь нефтегазоносных зон, известных в СССР и в других странах, с крупнейшими областями прогибания земной коры. Основные запасы нефти в палеозойских отложениях Русской платформы связаны с северным и северо-западным обрамлением глубочайшей области прогибания земной коры, расположенной на юго-востоке Русской платформы, именуемой Северо-Каспийским нефтегазоносным бассейном.
В последние годы доказана закономерная связь многочисленных скоплений нефти и газа в отложениях мезозойского и третичного возраста с зонами, обрамляющими Азово-Кубанскую и Средне-Каспийскую области прогибания. Многочисленные месторождения Азербайджана и Западной Туркмении оконтуривают Южно-Каспийскую впадину.
У нас и за рубежом установлена закономерная связь многочисленных нефтегазоносных зон со склонами крупных погребенных сводовых поднятий, осложняющих области глубокого прогибания. Еще 15 лет назад в восточной части Русской платформы не были известны погребенные сводовые поднятия, а в настоящее время бурением выявлены Татарский и Башкирский своды, к которым приурочены многочисленные зоны нефтегазонакопления. Зоны линейно вытянутых в том числе погребенных поднятий, с которыми связаны месторождения нефти и газа, обнаружены и на платформенных склонах Средне-Каспийской и Азово-Кубанской впадин. Есть все основания полагать, что подобные структурные формы могут быть открыты в СССР и в пределах других крупных областей прогибания земной коры - Западно-Сибирской, Вилюйско-Устюртской, Каракумской и др.
Практика поисково-разведочных работ в различных странах мира показывает, что огромные запасы нефти и газа сосредоточены в структурных зонах, не имеющих почти никакого отражения в верхних слоях. При этом амплитуда поднятий, очень крупных по площади распространения, часто не превышает 30-50 м. Наиболее богатыми зонами нефтегазонакопления являются зоны, окаймляющие области глубокого прогибания, связанные с региональным выклиниванием и несогласным перекрытием мощных коллекторских пачек. По существу с зонами регионального выклинивания мощных коллекторских пластов связаны известные антиклинальные поднятия Башкирии и Татарии, содержащие нефть в девонских отложениях.
К зоне резкого изменения мощностей и коллекторских свойств каменноугольных отложений приурочено Мухановское месторождение. Несомненно, что в этих и соседних районах Русской платформы предстоит обнаружить и зоны нефтегазонакопления стратиграфического типа, связанные моноклинальным залеганием слоев, подобные зонам, открытым лишь на Апшероне и на северо-западном Кавказе.
Для выявления общих закономерностей, определяющих большие или меньшие перспективы обнаружения новых нефтегазоносных зон и месторождений, основное значение имеют региональные исследования. В настоящее время предусматривается проведение широкого комплекса региональных геолого-геофизических исследований, сочетаемых с бурением опорных, структурно-профильных и разведочных скважин.
Для крупных территорий, охватывающих одну или несколько областей прогибания и рассматриваемых как нефтегазоносные бассейны, необходимо теперь же составить сводные геологические документы.
Основным документом должна быть сводная геолого-структурная карта, составленная на основе данных геологических и геофизических исследований с использованием результатов бурения. Эта карта должна отражать основные черты тектоники и соотношение структурных планов различных комплексов осадочных толщ. На ней должно быть показано положение известных и возможных погребенных сводов и погребенных зон антиклинальных поднятий.
Для выявления закономерностей в изменении литологического состава и мощностей основных литолого-стратиграфических комплексов надо составлять палеогеографические карты с использованием геологических и геофизических данных. На этих картах надо выделять все известные и предполагаемые зоны регионального выклинивания или несогласного перекрытия коллекторских пачек, в связи с которыми возможно образование скоплений нефти и газа. На основе палеогеографических карт следует составлять карты перспектив нефтегазоносности крупных литолого-стратиграфических комплексов с выделением высокоперспективных, перспективных и неперспективных для поисков нефти и газа территорий. Имеющийся опыт показал, что карты перспектив нефтегазоносности, составленные с использованием палеогеографических карт, являются одним из основных документов при сравнительной оценке перспектив нефтегазоносности крупных территорий.
Заключительным документом, используемым для выработки рационального комплекса поисково-разведочных работ, должна служить карта прогнозов нефтегазоносности, в основу которой следует положить генерализованную геолого-структурную карту. Пользуясь картами перспектив нефтегазоносности, на карте прогнозов можно показать диапазон возможной нефтегазоносности для известных антиклинальных зон и возможные зоны нефтегазонакопления стратиграфического типа.
Составление подобной серии сводных документов должно быть основной задачей научно-исследовательских организаций, обобщающих материалы поисково-разведочных работ на нефть и газ и направляющих дальнейшие поисково-разведочные работы на крупных территориях.
Проведение разведок без учета данных, характеризующих региональную структуру и основные черты истории геологического развития, приводят в лучшем случае к затяжке открытия новых нефтегазоносных районов.
Примером могут служить районы юга Западно-Сибирской низменности, где без знания региональной структуры были произведены в большом объеме поисково-разведочные работы. По первым сводкам, характеризующим основные черты геологического строения и истории геологического развития Западной Сибири, южные районы были оценены как малоперспективные и разведочные работы были перебазированы на север.
В тридцатых годах в Восточном Предкавказье без представления о региональной структуре платформенного склона предгорного прогиба были проведены разведочные работы, не давшие результатов. Лишь много лет спустя региональные геолого-геофизические исследования в комплексе с бурением дали возможность выбрать ряд наиболее перспективных районов и открыть несколько нефтегазоносных зон, содержащих залежи в мезозойских и палеогеновых отложениях. Почти одновременно широкие региональные исследования сопровождаемые разведочными работами, позволили открыть новые зоны нефтегазонакопления и новые месторождения ,в Западном Предкавказье.
Без достаточного знания региональной структуры и основных черт истории геологического развития разведочные работы ведутся в настоящее время на юге Сибирской платформы и отчасти в Якутии и Средней Азии.
В региональных исследованиях решающее значение имеют региональные геофизические исследования.
Хотя в последние годы и была резко увеличена роль геофизических методов исследований, развитие их в общем комплексе геолого-поисковых работ должно занять еще большее место. Геофизические методы разведки должны явиться основной базой ускорения и значительного повышения эффективности геологопоисковых работ.
При изучении региональной тектоники нефтегазоносных бассейнов и крупных структурных зон намечается комплекс аэромагнитных, гравитационных и сейсмометрических исследований, опирающихся на сеть опорных, структурно-профильных и разведочных скважин. В этом комплексе особенно большая роль принадлежит сейсморазведке в ее модификациях корреляционного метода преломленных волн (КМПВ), отраженных волн (MOB) и обменных волн.
Как показал опыт изучения юго-восточных районов Европейской части СССР, методами КМПВ и MOB весьма эффективно исследуется рельеф кристаллического ложа, выявляются зоны дизъюнктивных нарушений внутри фундамента и крупные поднятия фундамента, почти не отраженные в покрывающих отложениях. В частности, сейсморазведка подтвердила наличие крупного погребенного Бузулукского поднятия, на существование которого указывалось ранее рядом исследователей по данным гравиметрии.
Поверхность кристаллического ложа, по-видимому, успешно можно изучать при помощи электроразведки методом теллурических токов (ТТ), значительно более дешевым и менее громоздким, чем сейсморазведка.
Указанные работы проводятся в виде сети магистральных (опорных) профилей, намечаемых с учетом геологического строения района исследований. При отсутствии детальных гравитационных и аэромагнитных съемок вдоль намечаемых профилей полосой 100-150 км следует проводить детальные работы методами гравиметрии и аэромагнитометрии в масштабе 1:50000, 1:100000 или 1:200000 в зависимости от условий работы и особенностей строения региона. Этот комплекс исследований позволяет изучить крупный тектонический план и строение отдельных зон и площадей, пересекаемых магистральными профилями.
Совершенствование методов геофизических исследований и в особенности сейсморазведки является важнейшей задачей научно-исследовательских и производственных геофизических организаций. Однако геофизические исследования до сих пор обладают недостаточной эффективностью, что обусловлено нередко отсутствием региональных геофизических работ, отставанием друг от друга во времени различных элементов комплекса геофизических исследований, необходимых для разных районов, и, главное, несовершенством методики их применения.
Сильно отражается на эффективности геофизических методов разведки отставание конструирования и изготовления новейшей высокоточной и портативной геофизической аппаратуры.
В ближайшие годы необходимо уде- лить особенно большое внимание дальнейшей модернизации, совершенствованию и развитию сейсмометрических исследований и резкому поднятию их эффективности при структурном картировании. Важной задачей для этих работ является разработка методики картирования полупогребенных и погребенных пологих структурных поднятий и зон с амплитудой менее 50-60 м в различных равнинных районах. При этом особое внимание следует обратить на сочетание структурных сейсмометрических работ со структурно-геоморфологическими исследованиями, проводимыми на основе всестороннего использования аэрофотоматериалов. Опыт подобных работ, проведенных в центральных районах Русской платформы и ее юго-восточной погруженной части, особенно в Восточном Предкавказье и закаспийских районах, показывает их большие возможности. Отражение в современных и молодых движениях, а часто и в ландшафте, дифференцированных движений глубоко погребенных структурных элементов позволяет более эффективно проектировать направление сейсмометрических профилей и планы комплексного проведения детальных геофизических исследований.
Особое значение для поисково-разведочных работ имеет разработка методики выявления и прослеживания при помощи сейсморазведки поверхностей несогласия и зон выклинивания с целью постановки поискового бурения для выявления зон нефтегазонакопления стратиграфического типа.
Нужно отметить серьезное отставание гравиразведки. Гравиметровые съемки обычно ведутся с точностью до 0,3 мгл, в то время как за рубежом точность этого вида работ доведена до 0,01 мгл. Гравиметровые карты двухмиллигального сечения при масштабе 1:200000 пригодны для геотектонического районирования, но малоэффективны для выявления структурных зон и отдельных поднятий. Разведочными работами установлено наличие структурных поднятий в толще осадочных пород, развитых в верхних слоях и затухающих в нижних, либо, наоборот, существующих на глубине и отсутствующих в верхнем этаже, а иногда существующих лишь в промежуточном структурном ярусе и затухающих книзу и кверху. Такие (структурные поднятия, особенно малой амплитуды, в гравитационном поле двухмиллигального сечения не отражаются, так как они могут создать гравитационный эффект, не превышающий 1-1,5 мгл.
Подобные случаи известны в ряде районов Восточной Сибири. В то же время применение портативных гравиметров, работа которых обходится недорого, при условии повышения точности гравиметровых съемок должно сыграть огромную роль в выявлении структурных зон и отдельных поднятий в осадочном чехле. Дальнейшая задержка вооружения геофизических производственных организаций гравиметрами большой точности недопустима.
Применение в последнее время в ряде районов полевых радиометрических методов показывает, что они, вероятно, смогут повысить эффективность поисковых работ, особенно если учесть быстроту съемки больших территорий и их сравнительную дешевизну.
Для повышения эффективности разведочных работ необходимо повышать требования к подготовке отдельных площадей к разведочному бурению. В настоящее время подготовляемые площади нередко изучаются всеми возможными видами геологических и геофизических исследований и структурным бурением. Такая практика сильно удорожает и затягивает подготовку площадей для закладки поисково-разведочных скважин. Возникает необходимость пересмотреть для известных типов месторождений применяемый комплекс геолого-поисковых работ, исключив работы, не решающие поставленной задачи. Существующая практика бурения большого количества структурных скважин глубиной 1000-1500 м зачастую не оправдана. Перед разведчиками стоит задача одновременно с уточнением структуры, намеченной сейсморазведкой, вскрыть скважинами малого диаметра возможно продуктивную толщу с последующим испытанием ее. Одновременное решение структурных и поисковых задач позволит ускорять и решать вопросы оценки изучаемых площадей в газонефтеносном отношении. При выборе наиболее перспективных площадей для бурения дорогостоящих разведочных скважин тяжелыми станками необходимо изучать не только структурную форму, но и характер разреза возможной нефтегазоносной толщи. Такой порядок работ имеет большое значение в труднодоступных таежных районах Сибири, в пустынях Средней Азии и в Северном Прикаспии. В этих районах особенно важно до начала строительства дорог, жилья и монтажа тяжелых буровых установок при помощи сейсморазведки и бурения скважин малого диаметра проводить изучение наиболее перспективных площадей.
Опыт разведки крупных нефтяных месторождений - Ромашкинского, Мухановского и др. - показал, что при открытии больших по размерам залежей необходимо особенно тщательно подходить к системе расстановки разведочных скважин. Правильно разработанная система разведки позволяет с наименьшей затратой материальных средств и в кратчайший срок выявить запасы отдельных залежей и месторождения в целом.
Вопрос о количестве разведочных скважин имеет особенно большое значение для залежей газа. Необходимо, учтя опыт оконтуривания газовых залежей известных месторождений, пересмотреть методику разведки новых, что, несомненно, высвободит значительные объемы бурения для поисковых скважин.
Большим недостатком в разведке нефтяных и. газовых месторождений является сильное отставание опробования скважин. Такому положению в существенной мере способствует неправильный подход к оценке результатов деятельности разведочных предприятий, когда основными критериями оценки деятельности являются выполнение плана по проходке и числу законченных бурением скважин, хотя последние испытанием и не закончены. Система премирования разведочных предприятий совершенно не учитывает результатов работ по испытанию поисковых и разведочных скважин. Создание огромного фонда скважин, находящихся в испытании, резко снижает эффективность разведки на нефть и газ.
Госплану СССР совместно с Госпланами республик следовало бы пересмотреть систему оценки деятельности разведочных предприятий и внести соответствующие коррективы в систему премирования, ибо стране нужно не увеличение общего объема проходки и количества пробуренных скважин, а оценка нефтегазоносности недр разведуемых площадей.
Следует также обратить серьезное внимание на совершенно недопустимое отсутствие у геологов-разведчиков нефти и газа портативных самоходных буровых установок для бурения скважин малого диаметра на глубины 2-3 тыс. м. Отсутствие таких установок привело к затягиванию геолого-разведочных работ, их чрезвычайному удорожанию.
Ввиду грандиозных задач, стоящих перед нефтяной и газовой промышленностью, особое значение приобретает создание генеральных планов комплексного изучения и разведки новых и малоизученных территорий Советского Союза, перспективных для открытия крупных нефтяных и газовых ресурсов. К составлению таких планов следует привлекать все геологические научно-исследовательские и производственные организации, участвующие в изучении и разведке крупных территорий. Перед утверждением планов необходимо проводить их всестороннее обсуждение на широких совещаниях с участием производственных и научных работников.
В настоящее время назрела необходимость поднять на уровень государственных задач проведение региональных работ и планирование их как самостоятельных заданий. Проведение этих работ на таких крупных территориях, как Северо-Каспийская впадина, Устюрт, Каракумы и др., следует возлагать на организации, специально создаваемые для таких целей.
Планомерное изучение крупных территорий комплексом геолого-геофизических исследований и бурением для освещения глубинной геологии позволит в кратчайшие сроки открыть новые нефтегазоносные бассейны и крупные нефтяные и газовые месторождения и тем самым решить задачи, поставленные Коммунистической партией и Советским правительством перед работниками нефтяной и газовой промышленности.