О нефти и газе доступным языком - Сергей Пронин

Промыслово-геофизические исследования в скважинах

Годы упорного труда, миллионы рублей тратятся, конечно, вовсе не для того, чтобы потрогать неостывшие кусочки породы, лежавшие на многокилометровой глубине. Керны исследуют всеми имеющимися в распоряжении науки физико-химическими методами.

В скважину также опускают десятки чутких датчиков, приборов, которые рассказывают исследователям о самочувствии земной коры. Промыслово-геофизические исследования, которые с легкой руки французских специалистов во всем мире называют каротажными или каротажем, дают возможность по всей длине скважины определить литологический состав, мощность пород, выделить интервалы залегания продуктивных горизонтов, установить коллекторские свойства горных пород... Словом, каротаж дает возможность ответить на сотни вопросов, интересующих специалистов.

Наверное, поэтому в настоящее время насчитывается свыше 40 различных методов каротажа - электрические, радиоактивные, акустические, индукционные... Но хороший результат дает только их оптимальное сочетание.

Например, по электрическому сопротивлению пород довольно четко можно выявить продуктивные горизонты, на которых стоит искать нефть и газ. Эти исследования дополняются акустическими и индукционными измерениями, позволяющими по тому, как распространяются вокруг скважины акустические колебания, как изменяется индуктивность близлежащих пород, оценивать их нефтенасыщенность.

Термометрический каротаж позволяет изучать изменение температуры вдоль ствола скважины. Эти данные позволяют расшифровать температурный режим недр, выделить газовые залежи, которые отмечаются по минимальным температурам. Дело в том, что адиабатическое расширение газа, согласно законам физики, приводит к понижению его температуры.

На СГ-3 (см. предыдущую статью «Сверхглубокие скважины»), кстати, температурный каротаж задал немало загадок. Поначалу температуры росли так медленно, что многие геофизики даже обозвали Балтийский щит «булыжником».

- Температурный режим в нем нарушен, говорили они, - щит пассивен, поэтому бесполезно искать тут рудообразования или какие-то другие залежи полезных ископаемых...

И действительно, поначалу температура возрастала очень медленно: на глубине 4 километра она составляла всего лишь 40° С, хотя по расчетам, давно должна была составлять градусов пятьдесят-шестьдесят... Потому случилось непредвиденное - температура, напротив стала нарастать ускоренными темпами и к 11-километровому рубежу достигла 200° С против ожидаемой сотни с небольшим. Что это - следствие древнего выветривания пород? Или ледяного «компресса», который длительное время прикрывал своей шапкой землю в данном районе?.. Пока геофизики разбираются в температурном феномене.

«Велико есть дело достигать во глубину земную разумом, куда рукам и оку досягнуть возбраняет натура; странствовать измышлениями в преисподней, проникать рассуждениями сквозь тесные расселины, и вечной ночью помраченные вещи и деяние выводить на солнечную ясность...»

Так писал в свое время М. В. Ломоносов, и его слова не потеряли своего значения за прошедшие два с лишним века. Все, о чем мы говорили в этой главе - не более, чем технические средства проникновения в тайны природы. Главный же ключ к познанию этих тайн - человеческий разум.

С помощью этого универсального инструмента был открыт еще один способ, позволяющий подвести итоговую черту под всеми другими методами исследования недр. Речь идет о возможности «сделать недра прозрачными».

Конечно, эти слова нё надо понимать буквально. Речь идет о новом способе комплексного использования всех тех данных, о которых вы прочли ранее.

- С переходом к познанию глубоких горизонтов земной коры, - сказал по этому поводу известный советский геолог Н. И. Хитаров, - показ результатов геологических исследований на одной плоскости недостаточен. Нужны «объемные» геологические карты...

Что же должна, представлять собой такая карта? Метод инжнеров-конструкторов, которые изображают объем на плоскости при помощи трех проекций одной детали, в данном случае не подходит; строение геологических структур подчас настолько сложно, что в трех проекциях немудрено запутаться. Тогда геологи решили воспользоваться опытом географов.

Как всем хорошо известно, что на обычных географических картах всегда присутствует и третье измерение - высота или глубина. Чем коричневый цвет горного массива, тем, значит, выше здесь горы. По тому же пути пошли и картографы подземных горизонтов. В качестве базы они берут определенную глубину, например 100 метров или 100 километров, - это зависит от масштаба карты и от того, для каких именно целей она предназначена. И дальше все как на обычной географической карте - цветом выделяется понижение или повышение данного района относительно уровня моря.

Если мы, например, будем рассматривать подобную карту Восточно-Европейской низменности, то увидим, что на ней преобладает зеленый цвет. Им выделены самые древние образования - архейские и протерозойские. Поверх него слой за слоем лежат более поздние, осадочные породы.

Чем глубже под осадочными породами находится поверхность кристаллического фундамента, тем темнее зелень на карте. В тех же местах, где фундамент поднялся выше уровня моря, вышел на дневную поверхность, цвет карты становится светло-оранжевым. Так выделены Тиманский кряж, Украинский и уже знакомый нам Балтийский щит.

Такая карта обобщает огромное количество сведений, накопленных геологией, в наглядном виде. На ней нашли отражение все методы исследования земных недр и в первую очередь, разведочное бурение - как источник самых достоверных сведений.

Ну, а чтобы не нагромождать на одну карту чересчур много сведений, стали делать послойные разрезы. Их можно сравнить, пожалуй, с поэтажными планами огромного небоскреба. Бессмысленно ведь показывать расположение комнат каждого этажа на одном общем плане - никто, наверняка, ничего не поймет. Вот так и послойные геологические карты. Для той же Восточно-Европейской платформы их будет издано около тридцати.

Возможно, из них когда-нибудь синтезируют и общую карту, использовав для этого методы голографии и помощь современной вычислительной техники. И тогда геологи действительно увидят своими глазами прозрачную Землю, смогут до тонкостей понять ее строение, досконально определят запасы полезных ископаемых.

Эксплуатационное бурение

О многих вопросах, связанных с техническими проблемами при разведочном бурении, мы говорили ранее. В этом выпуске я хотел бы немного осветить отличия между бурением разведочных и эксплуатационных скважин.

Условно процесс СТРОИТЕЛЬСТВА скважины (по всем классификациям такой вид деятельности, как бурение, относится к строительству) делится на такие этапы: подготовительные работы, вышкомонтажные работы, бурение и крепление, испытание. Эти этапы выделяются при строительстве как разведочной, так и эксплуатационной скважины. Но в чем их отличие, давайте посмотрим внимательнее.

Подготовительные работы - это строительство основания, на котором будет установлена буровая установка, прокладка подъездных дорог. Как правило, разведочные скважины бурятся одиночными. Задача разведочной скважины - "пощупать" внутренности в пределах конкретной местности. Когда же принимается решение о бурении на месторождении эксплуатационных скважин, уже известно, что можно ожидать и бурением одной скважины не ограничиваются. Но строить под каждую скважину площадку и бурить скважину без отклонения от места забуривания очень накладно. Поэтому при эксплуатационном бурении поступают следующим образом: с одной площадки бурится несколько скважин и применяется так называемое наклонно-направленное бурение. При таком бурении ствол скважины значительно отклоняется от того места, где начиналось бурение и такое отклонение может достигать от сотен метров до нескольких километров. Так как на одном основании нужно размещать несколько скважин, соответственно площадка должна быть большего размера. Кроме того, если скважины бурятся с одной площадки, то было бы неплохо не разбирать буровую установку после бурения очередной скважины, а перетаскивать ее для бурения следующей скважины. В настоящее время такое перемещение производят по специально проложенным рельсам.

По сути дела при бурении разведочных и эксплуатационных скважин применяются различные типы буровых установок. Во многом из-за этого различается второй этап строительства скважин - вышкомонтажные работы. На этом этапе выполняется транспортировка буровой установки, ее монтаж, проверка работы, проведение необходимых коммуникаций (трубопроводов, ЛЭП). Также транспортируется и монтируется необходимое дополнительное оборудование, дизельные станции, жилой городок, в котором потом будут жить буровики.