FUEL_Desember2011

Исследование земных недр физическими методами. Геофизическая разведка проводится прежде всего при поисках нефти и газа, рудных полезных ископаемых и подземных вод. Она отличается от геологической разведки тем, что вся информация о поисковых объектах извлекается в результате интерпретации инструментальных измерений, а не путем непосредственных наблюдений. Геофизические методы основаны на

изучении физических свойств пород. Они

и с п о л ь з у ю т с я л и б о д л я в ы я в л е н и я месторождений полезных ископаемых

(например, магнитные свойства исследуют для

п о и с к а ж е л е з н ы х р у д ) , л и б о д л я

картографирования таких геологических структур,

как соляные купола и антиклинали (где аккумулируется нефть). Геофизические методы делятся на две категории. К первой относятся методы измерения естественных земных полей -

гравитационного, магнитного и электрического,

ко второй - искусственно создаваемых полей.

Геофизические методы дают наилучшие результаты, когда физические свойства исследуемых и картографируемых пород существенно отличаются от свойств граничащих с ними пород. Геофизические исследования всех типов включают сбор первичного материала в полевых условиях, обработку и геологическую интерпретацию полученных данных. На всех этапах применяются компьютеры. Зарождение

геофизических методов разведки связано с началом использования магнитных компасов для поиска железных руд и электрических измерений для выявления сульфидных руд. Применение геофизических методов расширилось в 1920-х

годах, когда гравиметрические и сейсмические исследования доказали свою эффективность в обнаружении соляных куполов и связанных с ними нефтяных залежей на побережье Мексиканского залива в США и Мексике.

Сейсмическая разведка. В твердом теле при внезапном приложении силы возникают упругие к о л е б а н и я , и л и в о л н ы , н а з ы в а е м ы е

с е й с м и ч е с к и м и , с ф е р и ч е с к и

распространяющиеся от источника возбуждения.

Сведения о внутреннем строении Земли получают по результатам анализа времен пробега сейсмических волн от источника колебаний к регистрирующим устройствам (времена пробега волн зависят от плотности среды на их пути).

Сейсмические волны генерируются или искусственными взрывами в неглубоких скважинах, или с помощью механических вибраторов. В морской сейсмике для возбуждения сейсмических волн используется пневмопушка. Применяются также эхолотные излучатели упругих колебаний большой мощности, электроискровые разряды и другие

средства. Направленные вниз генерируемые волны (5), достигая геологической границы (т.е.

п о р од , с о с т а в кото р ы х отл и ч а е тс я от вышележащих), отражаются подобно эху.

Регистрация этого "эха" (6) детекторами называется методом отраженных волн.

Преломляющиеся на геологической границе волны распространяются также и горизонтально

(вдоль ее поверхности) на большие расстояния,

затем вновь преломляются, следуют к земной поверхности и регистрируются вдали от сейсмического источника . Регистрация сейсмических волн ведется чувствительными приборами сейсмоприемниками, или геофонами,

которые располагаются на земной поверхности или в скважинах на определенном расстоянии от места возбуждения волн. Геофоны преобразуют механические колебания грунта в электрические сигналы. Упругие колебания записываются в виде трассы на бумаге, магнитной ленте или фотопленке, а в последнее время обычно на электронные носители . Интерпретация сейсмограмм позволяет измерить время прохождения волны от источника до отражающего слоя и обратно к поверхности с точностью до тысячных долей секунды. Скорость сейсмических волн зависит от упругости и плотности среды, в

которой они распространяются. В воде она составляет ок. 1500 м/с, в неконсолидированных песках и почвах, содержащих воздух в поровых пространствах, - 600-1500 м/с, в твердых известняках - 2700-6400 м/с и в наиболее плотных кристаллических породах до 6600-8500 м/с (в

глубинных слоях Земли до 13 000 м/с).

Гравиметрическая разведка широко применяется для рекогносцировки плохо изученных районов. В этих исследованиях сила земного притяжения измеряется со столь высокой точностью, что даже небольшие ее изменения,

обусловленные присутствием погребенных масс горных пород, позволяют определить глубину и форму их залегания. Гравиметрические приборы -

одни из самых точных, ими можно измерять вариации гравитационного поля с точностью до стомиллионных долей. В наиболее типичном из таких инструментов, гравиметре, используется г о р и з о н т а л ь н ы й б а л а н с и р ( м а я т н и к ) ,

отклоняющийся от положения равновесия при малейших изменениях силы гравитации.

Гравитационное поле Земли определяется

п л о т н о с т ь ю с л а г а ю щ и х е е п о р о д .

Гравиметрическая разведка оперирует не абсолютными измерениями гравитационного поля, а разницей в ускорении силы тяжести от одного пункта к другому. В процессе гравиметрической съемки фиксируются горизонтальные изменения гравитационного поля, обусловленные различиями в составе и плотности горных пород. С глубиной их плотность меняется в диапазоне от 1,5 г/см3 (рыхлые пески)

до почти 3,5 г/см3 (эклогит). Градиент даже около

0,1-0,2 г/см3 приводит к возникновению распознаваемых аномалий (отклонений от стандартной величины силы тяжести), если изучаемое тело достаточно велико, неглубоко залегает и не слишком велики шумы, т.е. помехи от внешних источников. Гравиметрическая съемка практикуется для выявления соляных куполов, антиклиналей, погребенных хребтов,

разломов, неглубоко залегающих коренных пород, интрузий, рудных тел, погребенных вулканических кратеров и прочего.

Ядерно-геофизические методы основаны на изучении естественной радиоактивности горных пород или вторичной радиоактивности,

возникающей при нейтронном или гамма-

облучении пород. Различают гамма, нейтронно-

а к т и в а ц и о н н ы е , а т а к ж е рентгенорадиометрические методы. Наиболее широко используется гамма-метод, при котором измеряется интенсивность гамма-излучения естественных радионуклидов, содержащихся в горных породах. Изменения радиоактивности зависят от состава и свойств горных пород, что позволяет использовать эти методы для изучения геологического строения территории, процессов,

происходящих в недрах, и выявления в них месторождений полезных ископаемых.

Типичные диаграммы электрического и

ядерного методов ГИС:

Магниторазведка основана на измерении небольших изменений геомагнитного поля,

связанных с наличием магнитных минералов в поверхностных отложениях или в геологическом фундаменте - изверженных и метаморфических породах, подстилающих осадочные толщи.

М а г н и т н ы е в а р и а ц и и , о б у с л о в л е н н ы е магнитными минералами, используются для поиска месторождений железных руд и пирротина, а также связанных с ними сульфидных руд. Исследования магнитных вариаций,

создаваемых породами фундамента, позволяют изучать строение вышележащих слоев земной коры. При поисках нефтегазоносных толщ методами магниторазведки определяются глубина залегания, площадь и строение осадочных бассейнов. Магнитным методом измеряется магнитная восприимчивость пород. Важный железорудный минерал магнетит характеризуется самой высокой магнитной восприимчивостью

(в 2-6 раз выше, чем у двух других также высокомагнитных минералов - ильменита и пирротина). Поскольку магнетит имеет довольно широкое распространение, изменение геомагнитного поля обычно связывают с присутствием этого минерала в составе горных пород. Магнитные минералы, сопряженные с изверженными породами фундамента, имеют г о р а з д о б о л е е в ы с о к у ю м а г н и т н у ю восприимчивость, чем породы осадочного чехла.

Э т и м о б у с л о в л е н ы к о н т р а с т ы и х намагниченности. В последние годы на основе изучения намагниченности пород океанического дна получено много новых сведений об истории Земли, особенно о формировании океанических бассейнов и положении материков в далеком геологическом прошлом. Породы часто сохраняют остаточную намагниченность,

соответствующую геомагнитному полю времени их формирования. Таким образом, остаточная н а м а г н и ч е н н о с т ь п р едс т а вл я ет с о б о й своеобразную "запись" изменений магнитного поля Земли на протяжении ее истории. На основе магнитных исследований подтверждено, что по мере того, как наращивались срединно-

океанические хребты, происходило расширение океанических бассейнов. Магнитная съемка обычно проводится с самолетов припомощи магнитометров. В первых аэромагнитных приборах использовались измерительные средства, разработанные во время Второй мировой войны для обнаружения подводных лодок.

Электрическая, или электромагнитная,

разведка (электроразведка) предназначена для исследования внутреннего строения Земли и геологической среды, поиска полезных ископаемых на основе изучения различных естественных и искусственных электромагнитных п ол е й . Эл е к т р о р а з в ед ка о с н о в а н а н а д и ф ф е р е н ц и а ц и и г о р н ы х п о р о д п о элетромагнитным свойствам. Характер электромагнитных полей, обусловленных как искусственными, так и естественными источниками, определяется геоэлектрическим строением изучаемого участка. Некоторые геологические объекты в определенных условиях способны создавать собственные электрические поля. По выявленной электромагнитной

Для чего бурят скважины? Для того чтобы добыть нефть. Из оной залежи мы можем выкачать только около 30%. Для того, чтобы эффективно выкачать хотя бы такое количество нефти, возникает необходимость обрабатывать скважины. В советское время по разным причинам соляная кислота в качестве технологии для повышения нефте- и газоотдачи активно не применялась. Вероятно, в этом не было особой необходимости. Соответственно, системно данной тематикой местные сервисные компании,

а т а к ж е н е ф т е п р о м ы с л о в д с т ы е производственные управления не занимались.

Как результат - не создавалась и соответствующая инфраструктура для обеспечения перевозок,

хранения и использования кислотных составов в национальном масштабе, не были закреплены на должном уровне отраслевые и корпоративные стандарты качества кислоты и кислотных составов.

Технология использования синтетической соляной кислоты для обработки призабойной зоны пласта в добывающих и нагнетательных скважинах начала применяться в США в конце 19

века, в некоторых публикациях называется точный год - 1895-ый. К сегодняшнему дню практически все мировые нефтесервисные гиганты (такие компании, как Бейкер Хьюз, Шлюмберже,

разработали, запатентовали и успешно используют для обработки углеводородных скважин собственные кислотные растворы на основе чистой синтетической соляной кислоты с д о б а в л е н и е м о п р е д е л е н н о г о н а б о р а комплексных присадок, которые обеспечивают долговременное увеличение дебитов скважин,

сохранение коллекторских свойств пласта и защиту нефтепромыслового оборудования от коррозии.

Виды и использование кислот.

Сейчас существует порядка 30 различных вариантов кислотных составов, из которых выбирается наиболее подходящий для конкретного месторождения. В базовом приближении составы делятся на марки для добывающих и нагнетательных скважин, по типам коллекторов, по температурам, по типам пластовых вод , глубине призабойного пространства, давлению. На одну обработку скважины может требоваться порядка 50 т

продукта, его количество зависит от размера призабойного пространства и характеристик кислотного состава.

Дебит скважины во многом зависит от

проницаемости продуктивного пласта (главным образом его призабойной зоны – ПЗП), которая всегда меняется в процессе заканчивания и эксплуатации скважины. Коллекторские свойства неизбежно ухудшаются вследствие набухания глин, выпадения солей из пластовых вод,

образования стойких эмульсий, отложения смол,

парафинов и продуктов коррозии в фильтровой части ствола, гидратации пород, размножения сульфатвосстанавливающих бактерий. Методы восстановления, а порой и улучшения фильтрационных характеристик коллектора в ПЗП приобретают особое значение. Для этого надо использовать кислотную обработку.

Существует множество технологических вариантов проведения кислотной обработки:

начиная от небольших кислотных ванн и до о б ъ е м н ы х к и с л о т н ы х о б р а б о т о к с использованием потокоотклоняющих технологий.

Современные кислотные композиции, кроме собственно соляной или глинистой кислоты,

содержат целый «букет» компонентов

(выполняющих различные функции), в том числе добавки поверхностно-активных веществ (ПАВ),

обеспечивающих более полное удаление из пласта отработанной кислоты и продуктов реакции.

Как известно, при контакте кислоты и нефти происходит образование стойких нефтекислотных эмульсий, негативно влияющих на проницаемость

ПЗП, а значит, и эффективность кислотной стимуляции. Стойкость эмульсии зависит от ряда факторов, среди которых определяющим является наличие в компонентах эмульсии ПАВ-

эмульгаторов. Это могут быть как природные соединения, находящиеся в нефти, так и соединения техногенного характера, и, в первую очередь, ингибиторы кислотной коррозии.

Отсюда, в частности, вытекает задача правильного (гармоничного) составления кислотной композиции для эффективной обработки пласта.

Технологически закачка кислоты в скважину выглядит следующим образом: колонну НКТ спускают до забоя и поддерживают циркуляцию воды до устойчивого перелива ее из затрубного пространства. При открытом затрубном пространстве в НКТ закачивают расчетное количество соляной кислоты с добавками ПАВ,

или специальную кислотную композицию, а затем без остановки продавочную жидкость. После ее закачивания в объеме, равном объему НКТ,

закрывают задвижки в НКТ. По истечении расчетного времени реагирования скважину промывают через затрубное пространство водой

(обратная промывка) или нефтью через НКТ

(прямая промывка). В нефтяных добывающих скважинах при обратной промывке в затрубное пространство закачивают нефть. Динамические обработки проводятся аналогично, но без выдержки кислоты на реакцию.

После кислотной ванны можно провести

«простую обработку» - закачать кислоту в пласт под давлением. Нужная концентрация (6-12%)

достигается разбавлением товарных форм