Справочник геолога нефтегазоразведки: нефтегазопромысловая геология и гидрогеология

В. Г. Каналин






СПРАВОЧНИК ГЕОЛОГА НЕФТЕГАЗОРАЗВЕДКИ: нефтегазопромысловая геология и гидрогеология

Учебно-практическое пособие




2-е издание, дополненное







Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2020

УДК 550.812.14(035)
ББК 26.34.Я2
     К19
















      Каналин, В. Г.
К19      Справочник геолога нефтегазоразведки: нефтегазопромыс      ловая геология и гидрогеология : учебное пособие / Каналин В. Г. -2-е изд., доп. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2020. - 416 с.
          ISBN 978-5-9729-0458-7

      Рассмотрены особенности геологопромыслового изучения нефтегазовых месторождений в процессе их промышленного освоения. Предложены сведения об условиях залегания нефти, газа и воды, гидрогеологии нефтяных и газовых месторождений. Дана энергетическая характеристика залежей нефти и газа, приведено геологическое обоснование вскрытия продуктивных пластов, сформулирована методика подсчета запасов нефти и газа. Уделено внимание геологопромысловым основам разработки и последующего использования нефтегазовых месторождений.
      Для специалистов нефтегазовой геологии, преподавателей, аспирантов и студентов высших учебных заведений геологического профиля.
УДК 550.812.14(035)
                                                ББК 26.34.я2




ISBN 978-5-9729-0458-7  © Каналин В. Г., 2020
                        © Издательство «Инфра-Инженерия», 2020
                        © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2020

    ПРЕДИСЛОВИЕ


     Нефтегазодобывающая промышленность — одна из основных отраслей экономики России.
     Нефть и газ — это не только важнейшая часть топливноэнергетического баланса, но и ценнейшее сырье для современной химической промышленности.
     Прироста нефтегазодобычи можно достигнуть как за счет открытия новых месторождений и залежей нефти и газа, так и за счет повышения эффективности разработки уже открытых месторождений, внедрения новых методов повышения степени использования запасов недр. В решении этих сложных задач большая роль принадлежит промыслово-геологическим исследованиям.
     Нефтегазопромысловая геология детально исследует залежи нефти и газа до начала и в процессе их разработки. Основные цели этой отрасли геологической науки — промышленная оценка залежей нефти и газа и обоснование путей рационального использования недр.
     На этапах промышленной оценки залежей нефти и газа и их разработки основную информацию о геологических условиях извлечения нефти и газа из недр получают при бурении скважин.
     Между тем, эффективность буровых работ практически полностью зависит от того, насколько достоверны наши представления о геологических условиях проводки скважин и состоянии разработки залежи. Эти условия являются одним из главных предметов изучения в нефтегазопромысловой геологии и гидрогеологии. Отсюда очевидно, что знание основ нефтегазопромысловой геологии и гидрогеологии необходимо для специалистов в области бурения нефтяных и газовых скважин, так же как и для многих других специалистов, осваивающих нефтяные и газовые месторождения. Справочник такого содержания, предназначенный для будущих специалистов по бурению нефтяных, газовых и других скважин, необходимых для промышленного освоения месторождений нефти и газа и сопутствующих этим ископаемым ценных минеральных компонентов, выходит впервые. В нем рассмотрены вопросы геолого-промыслового изучения разрезов бурящихся скважин, геологического контроля за их проводкой, подсчета запасов нефти и газа, промыслово-геологические аспекты

3

БИБЛИОТЕКА НЕФТЕГАЗОДОБЫТЧИКА И ЕГО ПОДРЯДЧИКОВ (SERVICE)

   разработки залежей нефти и газа, вопросы комплексного освоения недр и гидрогеологии нефтяных и газовых месторождений, охрана недр и окружающей среды и т. п.
     В формировании и развитии нефтегазопромысловой геологии и гидрогеологии большую роль сыграли работы И. М. Губкина, Н. И. Голубятникова, В. В. Билибина, М. В. Абрамовича, Н. Т. Линдтропа, С. М. Апресова, М. А. Жданова, Г. А. Хельк-виста, В. А. Сулина, И. И. Стрижова, М. Ф. Мирчинка, А. Я. Крем-са, И. О. Брода, А. А. Трофимука, Н. Б. Вассоевича, В. С. Мелик-Пашаева, М. И. Максимова, Е. Я. Дмитриева, Г. П. Ованесова, С. Т. Овнатанова, С. П. Максимова, Б. К. Баба-Заде, Г. П. Тамразя-на, Б. М. Листенгартена, М. 3. Черномордикова, А. А. Карцева, А. Г. Дурмишьяна, А. Н. Мустафинова, А. 3. Дубинина, К. Б. Аширова, В. Г. Васильева, В. А. Долицкого, М. Т. Золоева, В. С. Ковалева, Е. Ф. Фролова, М. М. Саттарова, В. В. Денисевича, С. А. Султанова, В. В. Семеновича, М. М. Ивановой, И. П. Чоловс-кого, М. Г. Аббасова, И. X. Абрикосова, Ю. И. Шаевского, Ю. В. Воинова, Р. X. Муслимова, Э. М. Халимова, Ю. П. Гаттенберге-ра, С. И. Софронова, Л. Ф. Дементьева, Б. Т. Баишева, В. Н. Майдебора, В. В. Стасенкова, Г. Т. Мовмыги, В. И. Калганова, В. И. Азаматова, Н. И. Климушина, В. Г. Каналина, И. С. Гутмана, В. А. Бадьянова, Ч. А. Султанова, Ю. Н. Шурубора и др.
     В настоящее время группа кафедр нефтегазопромыслового профиля ряда нефтяных вузов страны ведет большую работу по разработке и внедрению новых методов промыслово-геологических исследований на системной основе с широким применением современных средств математической обработки информации и с более глубоким изучением физико-химических свойств пород, вмещающих нефть и газ. Это направление, какуже показал опыт, имеет большие перспективы для дальнейшего развития нефтегазопромысловой геологии и гидрогеологии.

Справочник геолога нефтегазоразведки: нефтегазопромысловая геология и гидрогеология


           Глава I

           ГЕОЛОГО-ПРОМЫСЛОВОЕ ИЗУЧЕНИЕ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ
           ИХ ПРОМЫШЛЕННОГО ОСВОЕНИЯ

           § 1. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ И СТАДИИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ НА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ

    В процессе поисковых и разведочных работ на нефтяных месторождениях должен быть проведен комплекс геологоразведочных работ, который позволяет прежде всего оценить промышленные запасы как отдельных залежей, так и всего месторождения, затем на этой основе дать геолого-промысловую и экономическую оценку месторождения и приступить к проектированию его разработки. Комплекс геологоразведочных работ проводится в определенной последовательности.
    В соответствии с «Положением об этапах и стадиях геологоразведочных работ на нефть и газ» геологоразведочные работы подразделяются на три этапа: региональный, поисковый и разведочный.
    На региональном этапе выделяются две стадии: прогноза нефтегазоносности и оценки зон нефтегазонакопления. Цели и задачи работ на первом этапе — изучение общих черт геологического строения, оценка перспектив нефтегазоносности, выявление возможных зон нефтегазонакопления. Видами работ на этом этапе являются региональные геолого-геофизические исследования, опорное, параметрическое и структурное бурение. На этом этапе выявляются категории запасов Д₂ и Д₁. Поисковый этап разделяется на стадию выявления и подготовки объектов к поисковому бурению и стадию поиска месторождений (залежей).
    На первой стадии цели и задачи работ — выявление перспективных на нефть и газ площадей, изучение их глубинного строения, подготовка к поисковому бурению; виды и методы

5

БИБЛИОТЕКА НЕФТЕГАЗОДОБЫТЧИКА И ЕГО ПОДРЯДЧИКОВ (SERVICE)

   работ — поисковые и детальные геолого-геофизические исследования, структурное и параметрическое бурение, на этой стадии выявляются категории запасов частично Д₂, Д₁ и С₃.
      На второй стадии целями и задачами являются: открытие месторождений нефти и газа, предварительная геолого-экономическая оценка. Виды и методы работ — поисковое бурение, геофизические исследования в скважинах. Подготовляются запасы категорий С₂ и частично С₁.
      На разведочном этапе выделяются две стадии — оценки месторождений и подготовки месторождений к разработке. Задачи разведочного этапа: изучение структурно-тектонических особенностей месторождений; изучение литологического состава продуктивных пластов, определение их общей и эффективной мощности, коллекторских свойств, нефтегазона-сыщенности и характера изменения этих параметров по площади и разрезу; установление положения контактов газ - нефть - вода и промышленного значения газовой шапки или нефтяной оторочки; определение дебитов нефти, газа, конденсата, воды, а также пластового давления, давления насыщения и других параметров по результатам опробования и исследования продуктивных скважин; исследование физико-химических свойств нефти, газа и пластовой воды.
      Задачи разведочного этапа решаются в основном бурением глубоких разведочных скважин, сопровождаемым в некоторых случаях дополнительными детальными геофизическими исследованиями. В результате разведочных работ должно быть обеспечено получение необходимых исходных данных для количественной и качественной оценки запасов, обоснования проектирования разработки месторождения и выделения капитальных вложений на строительство промысловых объектов и промышленных сооружений.
      Количество разведочных скважин и расстояния между ними должны быть такими, чтобы обеспечить получение надежных данных для изучения строения продуктивных пластов, их мощности, коллекторских свойств и особенностей тектоники месторождения. Расстояния между скважинами определяются сложностью тектонического строения месторождения, степенью выдержанности коллекторских свойств и мощности нефтегазонасыщенных пластов, размерами залежей. Для многопластовых месторождений система расположения разведочных скважин должна обеспечить более высокую изученность



6

Справочник геолога нефтегазоразведки: нефтегазопромысловая геология и гидрогеология

   в первую очередь наиболее продуктивных пластов. По остальным пластам должны быть получены данные для оценки их запасов по категориям С₁ и С₂.


             § 2. ОСНОВНЫЕ КАТЕГОРИИ И ГРУППЫ СКВАЖИН ПРИ БУРЕНИИ НА НЕФТЬ И ГАЗ

     Все скважины подразделяются на следующие категории: опорные, параметрические, структурные, поисковые, разведочные, эксплуатационные и специальные.
     Опорные скважины бурят для изучения геологического строения и гидрогеологических условий крупных геоструктур-ных элементов (регионов), определения общих закономерностей распространения комплексов отложений, благоприятных для нефтегазонакопления, с целью выбора наиболее перспективных направлений геологоразведочных работ на нефть и газ. В зависимости от геологической изученности региона и сложности решаемых задач опорные скважины подразделяют на две группы.
     Первая группа — скважины, закладываемые в районах, не исследованных бурением, для всестороннего изучения разреза осадочного чехла и установления возраста и вещественного состава фундамента (в тех случаях, когда последний может быть вскрыт данной скважиной). При бурении этих скважин осуществляют комплекс геолого-физических и лабораторных исследований, предусмотренный соответствующей инструкцией.
     Вторая группа — скважины, закладываемые в относительно изученных районах для всестороннего изучения нижней части разреза, ранее не вскрытой бурением, или для уточнения геологического строения и перспектив нефтегазоносности района и повышения эффективности геологоразведочных работ на нефть и газ. Комплекс исследований этой группы скважин определяется проектом. Для неизученной части разреза его устанавливают в соответствии со специальной инструкцией.
     Как правило, опорные скважины закладывают в благоприятных структурных условиях. Бурят их до фундамента, а в областях глубокого его залегания - до технически возможных глубин. Результаты бурения и научной обработки материалов

7

БИБЛИОТЕКА НЕФТЕГАЗОДОБЫТЧИКА И ЕГО ПОДРЯДЧИКОВ (SERVICE)

   опорных скважин используют для подсчета прогнозных запасов нефти и газа.
      Параметрические скважины бурят для изучения глубинного геологического строения и сравнительной оценки перспектив нефтегазоносности возможных зон нефтегазонакопления, выявления наиболее перспективных районов для детальных геолого-поисковых работ, а также для получения необходимых сведений о геолого-геофизической характеристике разреза отложений с целью уточнения результатов сейсмических и других геофизических исследований.
      Структурные скважины необходимы: 1) для подтверждения и подготовки площадей (структур) к поисково-разведочному бурению, когда решение этих задач геофизическими методами затруднительно и экономически нецелесообразно; 2) в сложных геологических условиях - в комплексе с геофизическими методами для уточнения деталей строения площади, прослеживания нарушений, перерывов в осадконакоплении и др.; 3) в комплексе с геофизическими методами для установления возраста, а также для получения данных о его физических параметрах, проверки положения опорных горизонтов, выделенных по данным геофизических исследований. Скважины этой категории, как правило, бурят до маркирующих горизонтов, по которым строят структурные карты.
      Поисковые скважины закладывают на площадях, подготовленных геолого-поисковыми работами (геологической съемкой, структурным бурением, геофизическими и геохимическими исследованиями или комплексом этих методов) с целью открытия новых месторождений нефти и газа, а также на ранее открытых месторождениях - для поисков новых залежей нефти и газа. В результате бурения поисковых скважин могут быть приращены запасы категорий С₂ и С₁. К поисковым относятся: все скважины на новой площади, заложенные до получения первого промышленного притока нефти или газа из данного горизонта; первые скважины на те же горизонты в обособленных тектонических блоках скважины на новые горизонты в пределах месторождения - до получения первых промышленных притоков нефти или газа.
      Разведочные скважины бурят на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью для подготовки запасов нефти и газа промышленных категорий в необходимом соотношении и сбора исходных данных для составления тех

8

Справочник геолога нефтегазоразведки: нефтегазопромысловая геология и гидрогеология

   нологической схемы разработки залежи. Разведочные скважины, в которых получены промышленные притоки нефти или газа, как правило, вводят в пробную эксплуатацию с целью получения исходных данных для составления технологических схем или проектов разработки.
     Эксплуатационные скважины предназначены для разработки и эксплуатации залежей нефти и газа. В эту категорию входят оценочные, добывающие, нагнетательные и наблюдательные (контрольные, пьезометрические) скважины.
     Оценочные скважины бурят на разрабатываемой или подготавливаемой к опытной эксплуатации залежи нефти для уточнения параметров и режима работы пласта, выявления и уточнения границ обособленных продуктивных полей, а также для оценки выработки отдельных участков залежи с целью дополнительного обоснования рациональной разработки и эксплуатации залежи. Добывающие скважины предназначены для извлечения нефти и газа из залежи. В нагнетательных скважинах осуществляются мероприятия воздействия на эксплуатируемый пласт. В наблюдательных скважинах проводится систематическое наблюдение за изменением давления, температуры, положения водонефтяного, газоводяного и газонефтяного контактов в процессе эксплуатации.
     Специальные скважины бурят для сброса промысловых вод, ликвидации открытых фонтанов нефти и газа, подготовки структур для подземных газохранилищ и закачки в них газа, разведки и добычи технических вод.


             § 3. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАЗРАБОТКИ И ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО БУРЕНИЯ

     После получения на новом месторождении промышленных притоков нефти планируют следующее:
     1)   геологоразведочные работы для оценки всего месторождения;
     2)   работы по оконтуриванию данного продуктивного пласта;
     3)   исследование скважин и получение исходных геолого

9

БИБЛИОТЕКА НЕФТЕГАЗОДОБЫТЧИКА И ЕГО ПОДРЯДЧИКОВ (SERVICE)

промысловых данных по данному пласту с целью проектирования его разработки.
     При планировании геологоразведочных работ решают две задачи:
     1)    выявление новых полей и участков в пределах открытых нефтяных и газовых горизонтов;
     2)    разведка и установление новых нефтеносных свит и горизонтов, обычно залегающих ниже разведанных нефтяных и газовых залежей, в пределах которых уже планируется эксплуатационное бурение.
     Нефтяные или газовые залежи могут смещаться по нижележащим горизонтам вследствие наклона оси складки, наличия опрокинутых складок, тектонических нарушений, перерывов в осадконакоплении, биогермных сооружений (рифов).
     С учетом геологических особенностей вновь открытых залежей устанавливают их границы, т. е. оконтуривают. При этом применяют различные системы расположения скважин.
     1.    Расположение скважин вкрест простирания залежи, т.е. по профилям. При этом способе их бурят последовательно -от известного к неизвестному. Обычно этот способ применяют для узких брахиантиклинальных структур. Недостаток профильного расположения скважин — отсутствие геолого-промысловой информации для участков между профилями, что затем отрицательно сказывается при выборе систем размещения добывающих скважин.
     2.    Расположение скважин по треугольной системе. Данную систему обычно применяют для пологих структур шириной 5 -6 км. Последовательность бурения - также от известного к неизвестному.
     3.    Размещение оконтуривающих скважин по кольцу. Данную систему планируют для овальных изометричных структур. При больших размерах залежи проектируют несколько колец скважин. Недостаток данной системы также заключается в отсутствии информации для участков между системами скважин.
     4.    Расположение скважин по квадратной системе. Последовательность их бурения зависит от получения необходимой геолого-промысловой информации. Преимущество рассматриваемой системы - получение равномерной информации по той или иной залежи.
     В процессе разведки газовых месторождений расстояние

10