К оглавлению

УДК 553.98:550.812.003.13

Задачи и пути ускорения научно-технического прогресса при поисках нефти в районах с высокой разведанностью недр

Н.А. КРЫЛОВ, А.Г. АЛЕКСИН, Ю.Н. БАТУРИН (ИГиРГИ)

Геологоразведочные работы на нефть (ГРРн) в районах с высокой разведанностью имеют свою специфику. Это выражается в открытии преимущественно небольших месторождений, увеличении глубин скважин, проведении работ в зонах со сложным геологическим строением и др. Происходит снижение эффективности ГРРн и их удорожание. В этих условиях перед геологами ставится задача не допускать сужения сырьевой базы с целью стабилизации достигнутого уровня нефтедобычи или как минимум существенного замедления темпа его падения. Такую задачу невозможно решить путем лишь последовательного увеличения объемов низкоэффективных работ, сопровождающихся резким ростом материальных и денежных затрат.

Сырьевая база нефтедобычи в Волго-Уральской провинции, Предкавказье, Закавказье, Средней Азии и западных районах страны может развиваться благодаря повышению эффективности ГРРн за счет ускорения научно-технического прогресса (НТП) и быстрейшего внедрения его достижений.

Долгосрочное планирование НТП в ГРРн возможно при прогнозировании геологических условий проведения работ и качественной и количественной характеристик перспектив нефтегазоносности. Оно базируется на некоторых геологических и геолого-экономических положениях.

1.   Объем ресурсов нефти и число месторождений имеют пределы для каждого нефтегазоносного района, провинции; количественная оценка суммарных начальных ресурсов (СНР) приближенно отражает объем ресурсов.

2.   Ресурсы нефти заключены в залежах и месторождениях, существенно различающихся по размерам, при этом чем меньше размеры месторождения, тем больше их число в данном нефтегазоносном регионе; наиболее крупные месторождения единичны.

3.   После обнаружения первых нефтяных месторождений уровень геологических знаний будет достаточен для выявления самых крупных месторождений этого региона; в дальнейшем по мере открытия новых месторождений растут изученность региона и научно-техническая вооруженность геологов, что позволяет выявлять наиболее крупные месторождения из числа еще не открытых.

4.   Ускоренное открытие наиболее крупных месторождений создает базу для эффективного освоения мелких месторождений.

Следствием вышеуказанных положений является статистическая зависимость удельных приростов запасов на 1 м проходки или скважину, а также других геолого-экономических характеристик подготовки запасов от степени разведанности НПР, установленных Н.А. Еременко, Н.А. Калининым, Н.А. Крыловым, М.Г. Лейбсоном, М.С. Моделевским, В.Д. Наливкиным, М.М. Саттаровым, А.Г. Селицким, В.В. Стасенковым, В.И. Шпильманом и др.

К районам с высокой разведанностью ресурсов будем относить старые нефтегазоносные районы, где перспективы прироста и добычи нефти связаны с массовым освоением мелких месторождений. Поэтому при планировании НТП необходимо уточнить запасы и количество месторождений, прогнозируемых к открытию. Анализ работ по структуре СНР по крупности месторождений и залежей, опубликованных А.И. Шпильманом, А.Э. Конторовичем, В.И. Деминым и др., указывает на целесообразность использования для этого статистического распределения Парето. Наши исследования по Волго-Уральской, Предкавказской, Припятско-Днепровской нефтегазоносным провинциям (НГП) в целом подтверждают это положение. Так, число прогнозируемых неоткрытых месторождений растет с уменьшением их размеров, однако суммарные запасы в классах с логарифмически равным шагом в большинстве случаев убывают по мере уменьшения крупности месторождений. Тем не менее, оценка структуры СНР свидетельствует о значительных перспективах нефтеносности, связанных с поисками мелких по запасам нефтяных месторождений в старых нефтедобывающих районах страны. Это подтверждается данными по хорошо разведанным НГП Северной Америки, где в месторождениях с размерами запасов менее 5 млн. т. прогнозируется от 15-20 до 70-80 % СНР (в среднем около 45 %) [6].

Открытые в настоящее время мелкие нефтяные месторождения различаются по величине запасов в 100-200 раз, при этом нижний их предел устанавливается исходя из разрешающей способности ГРРн и экономической целесообразности их разработки. Согласно данным [4], в расчеты объема неразведанных ресурсов не рекомендуется включать месторождения (залежи) с запасами менее 0,1 млн. т. Эта величина близка к используемой в США, где при оценке начальных потенциальных ресурсов некоторыми исследователями не учитываются нефтяные месторождения с запасами менее 0,14 млн. т, т. е. 1 млн. баррелей. Поэтому класс мелких месторождений целесообразно выделять в интервале 10-0,1 млн. т и подразделять на подклассы: 10-3, 3-1, 1-0,3, 0,3-0,1 млн. т. Месторождения с запасами менее 0,1 млн. т можно объединить в класс мельчайших, нижний предел которого в перспективе будет изменяться в сторону уменьшения размеров запасов.

Уменьшение запасов в 100-1000 раз от наиболее крупных месторождений к мелким приводит к четким качественным различиям последних, что проявляется в слабости поисковых признаков мелких месторождений, увеличении доли неантиклинальных ловушек, снижении коэффициента успешности поисков (несмотря на увеличение затрат на подготовку одной структуры), росте числа «пустых» поисковых скважин, увеличении плотности сетки разведочных скважин по мере снижения крупности месторождения и др. Так, расстояние между разведочными скважинами на крупных месторождениях простого строения 1,5-2,5 км, а на мелких 1,2-1,7 км [1]. Все это приводит к удорожанию подготовки запасов на мелких месторождениях. Возникают трудности и при разработке таких месторождений, но это другая, особая проблема.

Итак, подготовка запасов нефти в районах с высокой разведанностью практически невозможна без ускорения НТП, что должно выражаться в: 1) развитии нефтегеологической науки и оперативном внедрении ее результатов, 2) технико-методическом перевооружении полевой и промысловой геофизики и глубокого бурения, 3) совершенствовании организации ГРРн и научных исследований, а также массовом использовании на всех уровнях автоматизированных информационных систем, электронно-вычислительных комплексов, математического моделирования [5].

В нефтедобывающих районах с высокой разведанностью ускорение НТП будет во многом определяться результативностью нефтегеологической науки, т.е. комплексом исследований по геологии нефти и геологоразведочным работам, который можно представить в виде трех взаимосвязанных направлений: а) научные основы планирования геологоразведочного процесса, б) разработка и совершенствование методов поисков и разведки нефтяных месторождений, научной основы тактики поисков и разведки, в) фундаментальные исследования по геологии нефти, газа и битумов.

В первом направлении следует выделить совершенствование методов количественной оценки нефтеносности с распределением ее по нефтегеологическим элементам. За последние годы здесь были получены положительные результаты. Так, методические рекомендации [4] в значительной степени ограничивают влияние субъективизма. Однако резкие расхождения в оценке ресурсов отдельных регионов, затрудняющие оптимальное распределение объемов работ, указывают на необходимость дальнейшего совершенствования методов количественной оценки нефтегазоносности, прежде всего, на основе использования материалов по закономерностям размещения нефтяных месторождений с целью дифференциации карт плотностей запасов по зональному и локальному принципам.

Исследования по выбору наиболее эффективных направлений ГРРн предусматривают качественную ранжировку направлений с целью выполнения плана по приросту запасов на год, пятилетку и далекую перспективу. При этом нужно использовать не только количественную оценку ресурсов и данные оперативного анализа, но и результаты фундаментальных исследований по геологии нефти. В нефтедобывающих районах ГРРн обычно осуществляются по нескольким направлениям работ, разделяемым геологическими и техническими границами [2]. Они характеризуются различными уровнями использования ресурсов и величинами качественной оценки. Остановимся на некоторых резервах новых и старых направлений.

В старых нефтедобывающих районах по техническому признаку выделяется направление по оценке глубокопогруженных горизонтов. Это, например, девонские отложения юга Волго-Уральской НГП, о явных перспективах которых свидетельствует открытие Зайкинского и других месторождений. В этой провинции пока не дана оценка нефтегазоносности рифейско-вендского осадочного комплекса.

К новым направлениям можно также отнести работы по оценке нефтегазоносности передовых складок внутренних бортов, приосевых зон краевых прогибов, включая погребенные под ними платформенные формации. Исследования нефтегазоносности таких территорий, как правило, продолжительны. Однако крайне сложное геологическое строение этих зон, неразработанность методики ГРРн и, как следствие, низкая разведанность ресурсов нефти и газа позволяют относить эти направления к новым.

Одним из резервов подготовки запасов в старых нефтедобывающих районах являются залежи нефти в неантиклинальных ловушках на относительно небольших глубинах. Выявление закономерностей размещения этих залежей будет сдерживать рост глубин поисково-разведочного бурения, повышать экономическую эффективность освоения ресурсов.

На уровень научного обоснования работ в старых районах положительно влияют периодически проводимые (1 раз в 5-10 лет) региональные обобщения, например комплексные исследования по Предкавказью, проведенные в 1981 -1984 гг. В результате этих работ были выявлены существенные резервы по подготовке запасов в подсолевых отложениях юры западных частей Сунженской и Терской зон, в образованиях неогена и верхнего мела Северо-Таманской зоны, нижнемеловых и верхнеюрских породах Хадыженской Кордильеры. Первоочередные работы такого рода в Волго-Уральской НГП - новое обобщение материалов по Камско-Кинельским прогибам с целью составления регионального проекта работ. Необходимо провести комплексный анализ по нефтегазоносности Восточной Грузии и Западного Азербайджана с акцентом на исследование тектонических и литолого-фациальных особенностей вулканогенно-осадочных отложений среднего эоцена. Целенаправленные исследования строения и размещения залежей в доюрских породах Южного Мангышлака и Восточного Предкавказья позволят выявить пути принципиального повышения эффективности работ на этом направлении. Следует рассмотреть вопрос о региональных обобщениях по Ферганской и Южно-Таджикской впадинам.

На эффективность подготовки запасов решающее влияние оказывает распределение объемов работ по направлениям ГРРн: региональных, на выявление и подготовку структур, глубокого поисково-разведочного бурения.

Рассмотрим соотношение объемов этих видов работ.

В прошлые годы в старых нефтедобывающих районах последовательно сокращались региональные исследования, вплоть до полного их исключения из цикла ГРРн. Анализ причин, влияющих на изменение эффективности ГРРн в районах с высокой разведанностью, показал, что это неправильно: повышение результативности геологопоисковых работ во многих районах может быть достигнуто на базе региональных исследований с использованием новых геофизических и дистанционных методов и бурения глубоких параметрических скважин для детальной геологической интерпретации данных сейсморазведки. В настоящее время в Волго-Урале, Предкавказье, Казахстане, Средней Азии предприятиями Миннефтепрома такие работы начаты. Уже первые результаты свидетельствуют об их эффективности.

В старых нефтедобывающих районах последовательно увеличиваются госбюджетные ассигнования на выявление и подготовку структур, даже при снижении объемов глубокого поисково-разведочного бурения. Так за IX-XI пятилетки в суммарных затратах на ГРРн по Миннефтепрому доля госбюджетных ассигнований увеличилась с 16 до 27 %. При этом в Волго-Уральской НГП она выросла с 25 до 40 %, а в Татарии затраты на подготовку структур почти сравнялись с затратами на глубокое поисково-разведочное бурение. В первую очередь это связано с ростом физических объемов сейсморазведочных работ, усложнением их методики и увеличением глубины машинной обработки геофизической информации. Тенденция на повышение доли госбюджетных ассигнований в общих затратах на ГРРн говорит о значимости работ по выявлению и подготовке структур в комплексе ГРРн. Поэтому при долгосрочном планировании мероприятий по повышению эффективности ГРРн необходимо предусматривать опережающий рост объемов геологопоисковых работ, который будет еще ощутимее с промышленным внедрением прямых методов обнаружения залежей средствами геофизических исследований.

Планирование объемов глубокого бурения в настоящее время базируется на методических разработках ученых ИГиРГИ по прогнозу эффективности ГРРн в зависимости от уровня освоенности ресурсов направления или района. Эти методики получили практическое применение при составлении пятилетних и более долгосрочных планов подготовки запасов. Однако оптимальное распределение объемов работ по различным направлениям в значительной степени зависит от знаний и интуиции геолога. Поэтому одна из задач НТП - создание методики по оптимальному распределению объемов работ на базе геолого-экономического и геолого-математического моделирования.

При последовательном уменьшении размеров запасов открываемых месторождений необходимо увеличивать число открытий для поддержания уровня добычи нефти. В условиях стабилизации объемов ГРРн это может быть достигнуто, например, за счет частичного перевода объемов разведочного бурения в поисковое, т. е. увеличения доли поискового бурения. Резервом для этого является в ряде районов переразведка нефтяных месторождений, которая вызвана желанием повысить выполнение напряженных планов прироста запасов.

Важные моменты первого направления научно-методических исследований - геолого-математическое обеспечение и моделирование процесса ГРРн. В настоящее время в практике применяется геолого-математическая модель процесса освоения ресурсов, базирующаяся на зависимости эффективности ГРРн от степени освоенности СНР [3]. Разработаны геолого-математические основы прогнозирования структуры неразведанных ресурсов и последовательности открытия месторождений различной крупности, добычных характеристик ресурсов нефти и др. Необходимо ускорить внедрение этих разработок. Резервы повышения эффективности кроются также в создании автоматизированного машинного обеспечения ретроспективной и оперативной геологической информацией всех звеньев геологических производственных служб и НИИ.

Разработка и совершенствование методов поисков и разведки нефтяных месторождений оказывают ощутимое влияние на эффективность геологоразведочных работ на нефть. Внедрение результатов этих исследований привело к последовательному уменьшению среднего числа поисковых скважин на одной структуре в IX-XI пятилетках. Наиболее значительно это проявилось в Волго-Уральской НГП (от 3-4 скважин в IX пятилетке до 1,5-2 в XI). Научно-методическое перевооружение сейсморазведки позволило за XI пятилетку почти вдвое увеличить долю неантиклинальных ловушек среди объектов, подготавливаемых к бурению геофизическими трестами Миннефтепрома; имеются положительные результаты по прогнозированию развития зон коллекторов. Аэрокосмические исследования позволили уточнить региональную структуру старых нефтедобывающих районов, выявить перспективные структурные зоны и в ряде случаев конкретные объекты, что способствовало ускорению темпов подготовки структур, оптимизации распределения объемов сейсморазведочных работ.

Однако остается низкой подтверждаемость структур по глубокозалегающим горизонтам Предкавказья, Мангышлака и Нижнего Поволжья, что говорит о необходимости совершенствования методов поисков и разведки.

Долгосрочные задания по НТП в методике ГРРн должны включать разработку методик региональных исследований районов с высокой разведанностью на базе комплексной интерпретации материалов параметрических скважин, сейсморазведки, высокоточной грави- и магниторазведки, аэрокосмических и геодинамических исследований. Эти методы должны обеспечить послойную стратифицированную корреляцию разрезов, выделение зон развития коллекторов и покрышек.

При выявлении и подготовке структур первоочередной задачей является существенное повышение подтверждаемости мелких антиклинальных структур и надежное картирование ловушек слабо изученных типов, в том числе и на больших глубинах. Качественно новая задача - разработка методов по кондиционной подготовке объектов, соответствующих локальным участкам развития коллекторов, где общие структурные условия могли способствовать образованию залежей нефти; решение такой задачи возможно только при комплексной геолого-геофизической интерпретации. Необходимо отметить, что затрачиваемые в настоящее время объемы структурного бурения на подготовку структур не следует сокращать, а направлять их на комплексирование с сейсморазведкой и геохимическими исследованиями, особенно в районах со сложной сейсмогеологической характеристикой приповерхностных зон.

На повышение эффективности геологопоисковых работ окажет положительное влияние завершение разработки методов аэрокосмических исследований, комплексирование с ними методов изучения современной геодинамики и включение их в комплекс производственных работ.

Вместе с тем следует отметить, что даже резкое увеличение коэффициента подтверждаемости структур не приведет к значительному повышению эффективности ГРРн в старых нефтедобывающих районах, поскольку подготовленные перспективные объекты, в том числе и пустые, вводятся в поисковое бурение. Существенная экономия средств при этом может быть получена за счет отбраковки пустых структур до их ввода в бурение на базе разрабатываемых методов прямого прогнозирования залежей, и прежде всего на основе сейсморазведки.

Эффективность поисковых и разведочных работ будет в значительной степени определяться НТП методов промыслово-геофизических исследований скважин: повышением достоверности основных параметров подсчета запасов и эффективности выделения нефтегазоносных объектов в сложно построенных разрезах, решением геологических задач в экстремальных условиях (большие глубины, высокие температуры, агрессивные среды). Большое значение имеет развитие новых методов отбора керна, оценки азимута и угла падения слоев, оперативного опробования пластов. Это позволит резко увеличить объем и повысить качество информации об условиях залегания нефти, что в комплексе с данными полевой геофизики создаст реальные предпосылки для уменьшения объема поисково-разведочного бурения до одной-двух скважин на мелких нефтяных месторождениях.

Повышению эффективности геологопоисковых работ будет способствовать экономически стимулированный переход на их планирование по ресурсам категории С3.

Развитие методик размещения поисковых и разведочных скважин вызвано повышением уровня знаний о геологии района и локальных объектах, но в старых районах оно будет определяться прежде всего НТП в разведочной и полевой геофизике; все это обеспечит ускоренную минимизацию объемов поисково-разведочного бурения на каждом локальном объекте. На мелких подготовленных объектах вначале следует ориентироваться на бурение одной поисковой, а при благоприятных условиях - эксплуатационной скважины с последующими комплексными промыслово-геофизическими исследованиями, переинтерпретацией данных разведочной геофизики и при необходимости детализационными геофизическими работами для уточнения структуры, распространения коллекторов и положения нефтяной залежи. Только после таких специальных работ следует планировать местоположение разведочной или при необходимости второй эксплуатационной скважины; бурение второй поисковой скважины на мелких структурах нецелесообразно. Разработка наиболее мелких месторождений может проводиться только одной-двумя скважинами, в том числе и поисково-разведочными; это также будет способствовать увеличению доли поисково-разведочных скважин, передаваемых в эксплуатационный фонд и, как следствие, повышению уровня экономической эффективности нефтедобычи.

Фундаментальные исследования в районах с высокой разведанностью решают две взаимосвязанные задачи: 1) выявление условий формирования и размещения нефтяных месторождений в разведываемом районе и 2) решение общей проблемы закономерностей их размещения и формирования. При этом как частная, так и общая задача в каждом конкретном виде исследований имеет различный вес. Однако общим для фундаментальных исследований в старых районах является возможность высокодостоверного прогноза особенностей и закономерностей размещения месторождений УВ. Следствие этого - ускорение внедрения их результатов по качественной и количественной оценке нефтегазоносности и геологического разреза на зональном и локальном уровнях, в том числе и на больших глубинах, при различных фазовых состояниях и физико-химических свойствах УВ, развитии зон АВПД и др.

О практической необходимости проведения фундаментальных исследований по геологии нефти в районах с высокой разведанностью говорит опыт геологических исследований. Обратимся для примера к истории освоения ресурсов Волго-Уральской НГП, где на этапе высокой разведанности на базе фундаментальных исследований по тектонике, литологии, стратиграфии, палеогеографии и т. д. были установлены основные закономерности формирования и размещения верхнедевонско-нижнекаменноугольных седиментационных структур, а позже - грабенообразных прогибов и горстовидных поднятий. Это позволило существенно переориентировать направления поисков нефтяных месторождений в регионе. Такая последовательность открытия все более сложных систем размещения нефтяных месторождений отражает естественное углубление знаний о строении и нефтегазоносности региона, указывает на дальнейшие возможности выявления новых закономерностей размещения нефтяных месторождений (и в частности мелких), а следовательно, и новых направлений работ в районах с высокой разведанностью.

Темпы и направления технико-методического перевооружения разведочной и промысловой геофизики, глубокого и сверхглубокого бурения определяются требованиями по решению показанных выше геологических задач освоения ресурсов нефти. При этом необходимо подчеркнуть, что сроки создания и внедрения новой техники и технологии должны реально учитывать динамику природно-географических и геологических условий. Рост экономической эффективности ГРРн в старых нефтедобывающих районах будет также определяться принципиальным ускорением проведения геофизических и буровых работ, их последовательным удешевлением. Повышение уровня научных исследований требует модернизации лабораторной базы и широкого внедрения электронных информационных систем.

Ускорение НТП связано с совершенствованием планирования, организации и управления предприятиями, как непосредственно осуществляющими поисково-разведочные работы, так и обеспечивающими их материалами и техникой. Прежде всего необходимо дальнейшее усиление взаимодействия геологоразведочных организаций Мингео СССР, Миннефтепрома и Мингаз-прома. Требует перестройки организация научных работ для расширения и углубления научных исследований по Западной Сибири и Прикаспийской впадине. Решение многих важных научно-технических проблем может быть ускорено за счет привлечения ученых АН СССР, Минвуза СССР и других ведомств к разработке физико-геологических основ применения прямых геофизических и геохимических методов поиска залежей УВ, теории и методики проведения дистанционных исследований в нефтегазоносных районах и автоматизированной обработки снимков и др.

На возможности НТП в повышении эффективности ГРРн в районах с высокой разведанностью указывают результаты XI пятилетки. Поисково-разведочные работы в этот период проводились по комплексным проектам, которые способствовали координации геологических, геофизических и буровых работ, учтен их технико-методический уровень и сформулированы требования к его повышению. Во внедрении комплексных проектов участвовали НИИ, они не только проводили авторский контроль, но и ежегодно осуществляли внедрение новых результатов НИР. Повышение уровня научно-методического обеспечения и управления ГРРн привело к росту их эффективности в районах с высокой разведанностью в XI пятилетке на 40 % по сравнению с X пятилеткой.

Ускорение НТП в ГРРн в районах с высокой разведанностью позволит существенно компенсировать негативное влияние на эффективность подготовки запасов уменьшения размеров открываемых месторождений и ухудшения других геологических условий за счет увеличения числа открытий на базе минимизации объемов поисковых и разведочных работ на каждом объекте, роста подтверждаемости структура успешности открытия месторождений и доли продуктивных скважин, а также научного обоснования новых направлений ГРРн.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.      Инструкция по применению классификации запасов месторождений, перспективных и прогнозных ресурсов нефти и горючих газов. М., ГКЗ СССР, 1984.

2.      Крылов Н.А. О понятии «направление работ» при поисках нефтяных и газовых месторождений.- Геология нефти и газа, 1982, № И, с. 17-22.

3.      Методика прогнозирования эффективности поисково-разведочных работ на нефть и газ / Н.А. Еременко, Н.А. Крылов, Ю.С. Кувыкин и др.- Геология нефти и газа, 1979, № 1, с. 7-13.

4.      Методические указания по количественной оценке неразведанных ресурсов нефти, газа и конденсата. М., ВНИГНИ, 1983.

5.      Основные направления научно-технического прогресса в области повышения эффективности геологоразведочных работ на нефть / Н.А. Крылов, А.А. Аксенов, А.Г. Алексин и др.- Нефтегаз. геол., геофиз. и бурение, 1985, № 1, с. 1-4.

6.      Прогноз месторождений нефти и газа /А.Э. Конторович, Э.Э. Фотиади, В.И. Демини др. М., Недра, 1981.