О ловушках

В первую очередь, было нужно узнать, при каких именно геологических условиях может образовываться залежь - скопление нефти и газа в горных породах.

Геологи стали раздумывать: сочетание каких природных условий способно привести к скоплению нефти? В первую очередь, в районе обязаны иметься так называемые коллекторы - горные породы, способные впитывать, а позже и отдавать жидкости и газы.

Посреди каких пород искать коллекторы?

Нужно заявить, что к тому времени все горные породы были уже поделены на 3 крупные группы: осадочные, магматические и метаморфические.

Осадочные - как заявляет само их имя - образовались из осадка, опускавшегося когда-то на дно моря. Временами, правда, такие процессы могут наблюдаться и на суше: скажем, ветер может переносить мелкий песок и пыль на значительные расстояния и осаждать его за сотни, а то и тыс. километров от мест первоначального образования. К подобным породам относятся пески, известняки, глины, песчаники, доломиты и отдельные иные.

II-ая группа - магматические породы. И вот наименование подсказывает, что к этой группе относятся породы, образовавшиеся из магмы. Остывая, выброшенная вулканами магма превращалась в граниты, базальты, порфириты.

Наконец, III-я группа - породы, которые при собственном рождении претерпели изменения преобразования. Они имели возможность образоваться как из осадочных, так и из магматических пород под воздействием высоких подземных температур и давлений. К метаморфическим породам относятся сланцы, мрамор, яшмы и др.

Как Вы сами сейчас понимаете, нефть имеет смысл искать, в первую очередь из осадочных пород. Именно они обладают наилучшими коллекторскими свойствами.

Правда, коллектор коллектору рознь. С течением времени их стали различать по пористости, то есть суммарному объему всех пор в данной породе, и по проницаемости - способности пропускать сквозь себя жидкость и газ. В принципе, пористость и проницаемость - взаимозависящие величины.

Однако в природе бывают и трещиноватые коллекторы: порода сама по себе имеет мало пор - она довольно плотна, зато покрыта сетью трещин, которые связаны в единую сеть и могут создавать каналы протяженностью в десятки километров. Скажем, какая-то порода как правило обладает плохими коллекторскими свойствами, однако если она пронизана сетью макро- и микротрещин, то весьма может стать хранилищем нефти.

Хотя, если бы вся толща осадочных пород состояла лишь из коллекторов, вряд ли в них могла образоваться сколько-нибудь крупная залежь. Ведь коллекторы не только лишь накапливают, однако с той же легкостью и отдают накопленное. Нефть и газ уходили бы вверх, к земной поверхности и испарялись, не успев сконцентрироваться в месторождение.

Следовательно, нужно еще одно условие образования залежи - с верхней стороны она обязана быть прикрыта каким-нибудь плотным экраном, то есть слоем пород, непроницаемых для нефти и газа. Такими породами-покрышками как правило бывают глины, каменная соль или известняки, если они не пронизаны трещинами.

И, наконец, для полноты счастья нужно, чтоб в данном районе присутствовала антиклиналь. Так геологи называют излом пласта, направленного выпуклостью наверх. Под ним, будто в ловушке, накапливаются запасы нефти и газа.

Антиклинали часто образуются при пластическом течении каменной соли. В каком-то месте слишком сдавили вышележащие горные породы. Снизу соляной пласт также подпирают твердые породы. И тут в поисках выхода из создавшихся тисков соляной пласт начинает смещаться в сторону. В том месте, где с верхней стороны давление ослабевает, соль тут же устремляется наверх, образуя антиклинальную складку.

К антиклинальным ловушкам относится большинство обнаруженных месторождений нефти и газа в мире - практически 90% в РФ и в районе 70% за границей. Размеры залежей могут быть различны: от некрупных - порядка 5 километров в длину и 2-3 в ширину, с высотой 50-70 м, до гигантских - на сотни километров в длину, десятки в ширину и высотой в сотни м. Скажем, одно из крупнейших в мире месторождений Гхавар в Саудовской Аравии имеет размеры 225 х 25 х ,4 километра!

Similar method (now it is called the method of trial and error, but in common parlance - the method of "spear"), of course, it was unrealistic to follow for a long time: too costly for each error. The oil magnates were increasingly seek the assistance of the geologists who are able to indirect signs, visible at the surface, to guess what kind of structure have depths in the area.

About traps

First of all, it was necessary to know under what geological conditions can be formed reservoir - accumulation of oil and gas in rocks.

Geologists began to think: what combination of natural conditions can lead to accumulation of oil? First of all, in the area must have a so-called collectors - rock, capable of absorbing and later given fluids and gases.

In the middle of some rocks to look for collectors?

We must say that by the time all the rocks were already divided into 3 major groups: sedimentary, igneous and metamorphic.

Sedimentary - as claimed by their very name - formed from sediment, the sinking was once at the bottom of the sea. At times, however, such processes may occur on land: for example, wind can transport fine sand and dust for long distances and to besiege him for hundreds or even thousands of kilometers from the original formation. For such species include sand, limestone, clay, sandstone, dolomite and some others.

II-nd group - igneous rocks. And so the name suggests that this group includes rocks formed from magma. Cooling down, ejected by volcanoes magma is transformed into granites and basalts, porphyries.

Finally, III-rd group - rock, which at birth have evolved their own transformation. They were able to be formed from both sedimentary and magmatic rocks from under the influence of high ground temperatures and pressures. For metamorphic rocks include schist, marble, jasper and others

As you can now understand, it makes sense to look for oil, primarily from sedimentary rocks. They have the best reservoir properties.

True, the collector the collector alike. Over time, they began to distinguish the porosity, ie the total volume of all pores in the rock, and permeability - the ability to pass through a liquid and gas. In principle, the porosity and permeability - mutually exclusive values.

However, in nature and are fractured reservoirs: rock itself has very little time - it is quite tight, but covered with a network of cracks, which are connected into a network and can create channels stretching for dozens of kilometers. For example, some species tend to have poor reservoir properties, but if it is permeated by a network of macro-and micro-cracks, it can become a very store oil.

Although, if the entire thickness of the sedimentary rocks consisted only of collectors, it is unlikely they could have formed any large deposits. For collectors, not just accumulate, but with the same ease and give accumulated. Oil and gas would be left up to the Earth's surface and evaporated, unable to concentrate in the field.

Therefore, we need one more condition education deposits - from the upper side it must be covered by some thick screen, that is a layer of rock, impervious to oil and gas. These rocks, tires typically are clay, rock salt or lime, if they are not imbued with cracks.

And, finally, to complete the happiness need to occur in this area present anticline. So geologists call the kink formation, directed convex upward. Under it, as if in a trap, accumulate reserves of oil and gas.

Anticlines are often formed in plastic flow of rock salt. In one spot too squeezed overlying rocks. The bottom layer of salt is also propped up hard rock. And here in search of a way out of these clutches salt layer begins to shift to one side. In the place where the top of the pressure decreases, the salt immediately rushes up, forming a saddle.

By anticlinal traps is most known deposits of oil and gas in the world - almost 90% in Russia and around 70% abroad. The size of deposits may be different: from small-scale - about 5 kilometers long and 2-3 wide, with a height of 50-70 m, to the giant - for hundreds of kilometers in length, tens of width and height in hundreds of m. For example, one the world's largest deposits Ghavar in Saudi Arabia has the dimensions 225 × 25, 4 miles!

За исключением них иногда встречаются ловушки и неструктурного типа. Типичный пример данный ловушки - погребенные рифы. Когда-то, в другие геологические эпохи, это в деле были рифы на дне первобытного моря. Однако с течением времени они были перекрыты более поздними непроницаемыми породами, стали в глубинах Территории и стали ловушками для нефти и газа, т.к. коралловый риф представляет собою цепь холмов или даже гор из пористого известняка, в которых имеют возможность быть даже пещеры-каверны.

Габариты данных горных цепей имеют возможность быть довольно внушительными. Правда, наиболее большие месторождения, связанные с подземными рифами, которые к сегодняшнему дню обнаружены в Мексике, имеют протяженность в общей сложности в районе 200 километров при ширине 2-3 километра, однако кто знает, какие вести преподнесут нам геологи завтра. Ведь отнюдь не все тайны подземных кладовых раскрыты.

Ну и полноты ради нужно, по видимости, заявить несколько слов о ловушках неструктурного типа, которые образуются в итоге литологического выклинивания. В толще Территории слои горных видов имеют возможность размещаться под различными углами. И тут когда 2 горных пласта встречаются, при стыковке может образоваться клин-ловушка, наполненный коллекторными породами.

Временами, подобные залежи образуются по руслам погребенных рек. Такие месторождения за их вид острые на язык американцы окрестили "шнурками для ботинок".

Нужно добавить, что все сказанное о коллекторах, ловушках, погребенных рифах, антиклиналях относится не только лишь к материковым месторождениям, но еще и к морскому дну, прежде всего шельфу Мирового океана. В точности тут в последнее десятилетие сделаны сенсационные геологические открытия. Они-то и стали основой новой отрасли промышленности - морской добычи нефти и газа. Однако об этом поговорим потом.

Разведчики

Естественно, мы с вами перебрали отнюдь не все известные науке типы ловушек, не все способы их образования. Но еще и таких сведений довольно, чтоб понять простую мысль: на поиск подземных кладовых обязан отправляться человек, вооруженный знаниями о строении Территории.

Уже в I десятилетии 20-го столетия никто не рисковал бурить разведочную скважину без предварительного геологического обоснования. Так наряду с нефтедобытчиками возникла новая профессия - нефтеразведчик.

Большая часть больших нефтедобывающих компаний и концернов обзавелись своими геологическими службами или любой раз обращались за помощью к геологам-консультантам. Широкое распространение заполучила геологическая съемка. Человек с молотком и рюкзаком проходил по местности, собирал образцы горных видов, описывал типичные выходы горных пластов на поверхность... А позже на основании полученных таких составлялась геологическая карта района, дающая возможность судить не только лишь о поверхностном рельефе местности, но еще и о характере залегания горных пластов под ней.

И результаты не замедлили сказаться. Если ранее нефть давала в лучшем случае 1 скважина из 10 или даже из 20, то из скважин, пробуренных с учетом геологических предсказаний, в США, например, стали продуктивными 85%.

Авторитет геологов вырос так, что любой уважающий себя американец в обязательном порядке консультировался со специалистом при закупке участка земли. И это было отнюдь не лишним: землевладельцы частенько пускались на разного рода махинации чтоб увеличить цену территории. К примеру, на глазах у покупателя из скважины начинали качать нефть, маслянистые пятна встречались по всей площади... И только опытный взгляд профессионала мог определить, что эти пятна сделаны специально, а нефть в скважину налита накануне.

И в наши дни, невзирая на развитие новых методов геологической разведки, полевая работа геологов не утратила собственного практического значения. Из г. в г. каждую весну в различные страны планеты отправляются геологические экспедиции. В поисках полезных ископаемых они "прочесывают" пядь за пядью наиболее отдаленные уголки.

Хотя, и тут бывают исключения. Новые месторождения имеют возможность быть открыты и там, где, чудилось, и искать нечего. Так было установлено, что немалое нефтяное месторождение располагается под (в буквальном смысле) Парижем - столицей Франции.

Однако подобные случаи, естественно, редки. Чаще геологи отправляются все-таки в "поле". Так по традиции называется выезд в необжитую местность, впрочем "полем" может выясниться и тайга, и тундра, и пустыня...

День за днем выходят геологи на маршруты, внимательно изучают горные породы, выходящие на поверхность, закаменевшие остатки доисторических животных и представителей флоры, копают шурфы и расчищают поисковые канавы, чтоб виднее было строение пластов. Работа эта не только лишь романтичная, но еще и весьма сложная. Хлеб романтики обычно оказывается черным: лишь с позиции кажется, что ночевать в палатках, обедать у костра - весьма веселое занятие. Одно дело - выход на природу, на пикник, на день-2, от силы на неделю, и вовсе иное - жить данный жизнью длительные мес.. И не просто жить, а напряженно трудиться, переносить огромные физические нагрузки.

There are also other kinds of traps. For example, tectonic screens appear when fracturing during tectonic movements. However, they are referred to the anticlines of the structural traps of the type (formed during the restructuring of the Earth's interior).

Except for them, sometimes there are traps and non-structural type. A typical example of this trap - buried reefs. Once upon a time, in other geological epochs, it is in the reefs were in the bottom of the primeval sea. However, over time, they were blocked by later impermeable rocks were deep inside and become traps for oil and gas, because coral reef is a chain of hills or even mountains of porous limestone, which can be even caves caverns.

Dimension Data mountain ranges can be quite impressive. However, most large deposits associated with underground reefs, which to date are found in Mexico, have a total length of around 200 kilometers and a width of 2-3 kilometers, but who knows what will present to us geologists tomorrow. After all, not all the secrets of underground storerooms disclosed.

Well, for the sake of completeness need to appear to say a few words about non-structural traps of the type that are formed as a result of lithological thinning. In thicker layers of the Territory of mountain species can be placed at various angles. And then when the 2 mountain formation occur, docking can form a wedge-trap-filled reservoir rock.

At times, such deposits are formed on the buried channels of the rivers. Such deposits for their sharp form into the language of Americans dubbed "laces for shoes."

I should add that everything said about the reservoirs, traps, buried reefs, anticlines applies not only to the continental deposits, but also to the seabed, especially shelf oceans. Exactly here in the last decade, made the sensational geological discoveries. It was they who were the basis of a new industry - offshore oil and gas. However, talk about it later.

Scouts

Naturally, we are not turned over all the known science types of traps, not all the ways of their education. But even such information be enough to understand a simple idea: to search for underground storerooms must go man, armed with knowledge about the structure of the Territory.

Already I decade of the 20 th century no one ventured to drill an exploration well, without the prior geological studies. So along with oil producers, a new profession - nefterazvedchik.

Most of the big oil companies and corporations started their own geological surveys, or any time asked for help to the geologists consultants. Widespread acquired a geological survey. A man with a hammer and a backpack walked through the area and collected samples of rock types, described the typical outputs of mountain reservoirs to the surface ... And later on the basis of obtained such components geological map of the region, giving an opportunity to be judged not only on the surface terrain, but also the nature of occurrence of rock layers beneath it.

And the results are not long in coming. If the earlier oil gave, at best, a hole of 10 or even 20, then from wells drilled in the light of geological predictions, in the U.S., for example, become productive 85%.

The credibility of geologists has increased so that any self-respecting American in mandatory consult with specialists in the procurement of land. And it was not over: landowners often resorted to all sorts of machinations so as to increase the price territory. For example, in the eyes of the buyer of the well started to pump oil, oily patches found throughout the area ... And only an experienced eye professional can determine that these spots are tailor-made, and the oil poured into the hole the day before.

And today, despite the development of new methods of geological mapping, field work of geologists has not lost his own practical importance. Out in the city each spring in various countries of the world go geological expedition. In search of minerals they "comb" inch by inch the most remote corners.

Although, there are exceptions. New fields can be open and where, it seemed, and find nothing. It was found that considerable oil field is located under the (literally) of Paris - the capital of France.

However, such cases are, of course, are rare. Most geologists go still in the "field". So the tradition is to leave in the outback, but "field" could be clarified and the taiga and tundra, and desert ...

Day after day, the geologists go on tours, carefully studying the rocks that overlook the surface zakamenevshie remains of prehistoric animals and species of flora, digging pits and ditches clear the search that it may be the structure of layers. This work is not only romantic but also very complicated. Bread romance is usually black: only from the position seems to be sleeping in tents, have dinner by the campfire - very fun. It is one thing - access to nature, on a picnic, a day-2, on the strength of a week, and did nothing - to live this life long months .. And not just to live, and work hard, endure tremendous physical stress.

Сверху видно все

"Лицом к лицу лица не увидать - крупное видится на расстоянии", - заявил поэт и попал, что называется, в максимально точку. Уже I-е космические полеты продемонстрировали: поднявшись ввысь на несколько сотен км удается заметить то, чего мы никогда не можем рассмотреть у себя под ногами - строение земных недр, как правило скрытых под покровом грунта, под верхними рыхлыми слоями.

Какую пользу это может принести утверждает как минимум подобный факт. Пилот-астронавт СССР Олег Макаров, выезжая на встречу с жителями Салехарда, прихватил с собою в роли сувенира фотокарточку окрестностей этого города, снятую с борта судна "Союз-22". Встреча прошла благополучно, однако когда Макаров преподнес хозяевам собственный подарок, прозвучал внезапный вопрос:

- Сколько стоит данный кадр?

Макаров изумился:

- Нисколько. Это подарок.

Хотя спрашивающий (это был 1 из геологов) не унимался:

- А фотокарточку возможно дешифровать?

- Да, - ответил Макаров. - Если хотите, возможно точно поставить, когда и при каких обстоятельствах она была сделана...

Здесь геолог облегченно вздохнул и улыбнулся:

- Спасибо. Вы лишь что подарили нашему городу двадцать млн. руб.!

Именно в эту сумму обошлись бы аэрофотосъемка и последующая дешифровка снимков данного района, которую геологи лишь собирались сделать.

Геологам помогает физика

Естественно, и полевая, и космическая съемка помогают экспертам выяснить немало нового о подземном строении горных пород. Однако таких познаний чаще всего все-таки оказывается недостаточно, чтоб с уверенностью судить, есть тут нефть или нет? Чтоб "прощупать" недра лучше, применяют геофизические методы розыска полезных ископаемых.

Геофизики будто бы видят сквозь нашу планету на глубину 5-6 км. Как им это удается? В какой-то мере геофизические методы поиски недр возможно сравнить с ренгеновским просвечиванием человеческого объекты, а точнее - с ультразвуковой диагностикой. В тело Нашей планеты запускают пучок колебаний и по отражению волн от слоев горной породы судят о геологическом строении данного района.

Сейчас используется 4 главных геофизических способа: сейсмический, гравиметрический, магнитный и электрический. Рассмотрим их по порядку.

Сейсморазведка основана на изучении особенностей распространения упругих колебаний в земной коре. Упругие колебания (или, как их еще называют, сейсмические волны) к тому же вызываются искусственным путем.

Сейсмические волны распространяются в горных породах со скоростью от 2 до 8 км/с - действительно космические скорости! - в зависимости от плотности породы: чем она выше, тем более скорость распространения волны.

На границе раздела 2-х сред с различной плотностью доля упругих колебаний отражается и возвращается к наружности Нашей планеты. Иная же доля преломляется, одолевает границу раздела и уходит в недра глубже - до новой наружности раздела. И так до тех пор, пока до конца не затухнут.

Отраженные сейсмические волны, достигнув земной наружности, улавливаются специальными приемниками и записываются на самописцы. Расшифровав графики, сейсморазведчики устанавливают позже границы залегания тех или других пород. По этим сведениям строят карты подземного рельефа.

Подобный способ отраженных волн был предложен советским геологом В.С.Воюцким в 1923 г. и заполучил широкое распространение во всем мире. Сейчас, наряду с этим методом, применяют к тому же и корреляционный способ преломленных волн. Он основан на регистрации преломленных волн, образующихся при падении упругой волны на границу раздела под некоторым, заблаговременно рассчитанным критическим углом. Применяются в практике сейсморазведочных работ и иные способы.

Ранее в роли источника упругих колебаний чаще в общей сложности применяли взрывы. Сейчас их стали заменять вибраторами.

Вибратор возможно поставить на грузовик и за рабочий день обследовать довольно огромной район. Также, вибратор дает возможность трудиться в густонаселенных районах. Взрывы наверное потревожили бы жителей близлежащих домов, а вибрации возможно подобрать подобный частоты, что они не воспринимаются человеческим ухом.

Единственный недостаток этого метода - малая глубина изысканий, не более 2-3 км. По этой причине для более глубинных изысканий используют преобразователь взрывной энергии. Первоисточником волн тут по существу остается тот же взрыв. Однако случается он уже не в почве, как ранее, а в особой взрывной камере. Взрывной импульс передается на грунт чрез стальную плиту, а вместо взрывчатки нередко применяют смесь пропана с кислородом. Все это, естественно, дает возможность гораздо ускорить период зондирования недр.

However, this work is very necessary. After all grouped on the basis of these, according to the follow-office processing, geologists are geological map, which indicated all the possible occurrence of minerals. When, as often happens, in the footsteps of pioneering geologist are people of other professions - drillers and road builders, installers and fishers ... In a deserted forest grows paragraph towers, town, or even city.

Above all seen

"Face to face a person can not see - a large seen from a distance" - said the poet and got what is called the maximum point. Already I-e space missions have demonstrated: climbing up a few hundred kilometers can see what we can never consider at his feet - the structure of the subsurface, usually hidden under the cover of the soil under the upper unconsolidated layers.

What benefits this can bring claims at least this fact. Pilot astronaut Soviet Union Oleg Makarov, leaving a meeting with residents of Salekhard, took with him into the role of a souvenir photograph of neighborhoods of the city, taken from the ship "Soyuz-22". The meeting was successful, but when Makarov gave owners own gift, there was a sudden question:

- How much is this frame?

Makarov was amazed:

- Not at all. This is a gift.

Although the questioner (it was 1 of the geologists) do not give up:

- A photograph can decipher?

- Yes, - said Makarov. - If you want, as precisely as possible to place, when and under what circumstances it was made ...

Here geologist sighed and smiled:

- Thank you. You only they gave to our city twenty million rubles. "

It is in this amount would have cost aerial photography and the subsequent deciphering of images of the area, which geologists only going to do.

Geologists help physics

Naturally, the field, and satellite imagery to help the experts to find out a lot of new things about the underground structure of the rocks. However, such knowledge often still insufficient to judge with certainty, there is oil there or not? To "feel out" the subsoil better use geophysical methods investigation of minerals.

Geophysics if they see through our planet to a depth of 5-6 km. How do they do it? To some extent the search for subsurface geophysical methods may be compared with the X-rayed human objects, to be exact - with the ultrasound diagnosis. In the body of the planet are launching beam oscillations and reflection of waves from layers of rock are judged on the geological structure of this region.

We used 4 main geophysical methods: seismic, gravity, magnetic and electric. Consider them in order.

Seismic exploration is based on a study of features of elastic vibrations in the earth's crust. Elastic vibrations (or, as they are called, seismic waves) also caused artificially.

Seismic waves travel in the rocks at a rate of 2 to 8 km / s - indeed cosmic speed! - Depending on the density of rocks: the higher, the more the speed of propagation.

At the boundary between 2 media with different densities of the proportion of elastic waves are reflected to the exterior of our planet. Other similar proportion of men are broken, overpowered the interface and goes deeper into the depths - to a new exterior section. And so on until the end does not damp out.

Reflected seismic waves reaching the earth's appearance, captured by special receivers and recorded on recorders. Deciphering graphics seysmorazvedchiki set later occurrence of those boundaries or other species. As this information builds a map of the underground terrain.

This method of reflected waves was proposed by Soviet geologists VS Voyutskim in 1923 and acquired a wide distribution throughout the world. Now, in addition to this method, applied to the same and the correlation method of refracted waves. It is based on registration of refraction resulting from the fall of the elastic wave at the interface under certain, in advance of the calculated critical angle. They are used in the practice of seismic surveys and other methods.

Previously, as a source of elastic waves often used in a total of explosions. Now they began to replace vibrators.

The vibrator may put on a truck and working day to explore a fairly large area. Also, the vibrator makes it possible to work in densely populated areas. Explosions would probably disturbed residents of nearby houses, and vibration may find such frequency that they are not perceived by the human ear.

The only drawback of this method - a shallow depth research, no more than 2-3 km. For this reason, deeper exploration using converter explosive energy. Primary source of waves here remains essentially the same explosion. However, the case he is no longer in the soil, as previously, but in a special explosion chamber. Explosive impulse is transmitted to the ground through the steel plate, but instead of explosives are often used a mixture of propane and oxygen. All this, of course, allows much to accelerate the period of probing depths.

Эти перемены устанавливает особый прибор - гравиметр. 1 из его простейших вариантов - грузик, подвешенный на пружине. Тяготение растет - пружина растягивается; это фиксируется указателем на шкале. Тяготение уменьшается, пружина соответственно сокращается.

Ну, а как на земное тяготение влияют залежи нефти и газа? Нефть проще воды, и породы, насыщенные нефтью или ее непременным спутником - газом, имеют меньшую плотность, чем если бы в них помещалась вода. И это, конечно, подчеркивает гравиметр.

Правда, такие гравитационные аномалии могут быть вызваны и другими причинами, к примеру залеганием пластов каменной соли, как мы уже говорили. Потому гравиразведку как правило дополняют магниторазведкой.

Наша планета, как видно, представляет собою большой магнит, кругом которого расположено магнитное поле. И на это поле могут эффективно оказывать влияние посреди всего прочего и горные породы, залегающие в данном районе. Быть может, вы слышали или читали, как месторождения железной руды были открыты из-за того, что пилоты пролетавших тут самолетов удивлялись странному поведению магнитной стрелки? Сейчас этот принцип используется и для поисков иных видов полезных ископаемых, в частности нефти и газа.

Дело в том, что в нефти часто содержатся примеси металлов. И, естественно, присутствие металла чувствуется, правда не "магнитной стрелкой", а современными высокочувствительными приборами - магнитомерами. Они позволяют прощупать земные недра на глубину до 7 километров.

Еще 1 геофизический способ поиска полезных ископаемых - электроразведка - разработан в 1923 г. во Франции и находит использование и по сей день. Собственно, это разновидность магнитной разведки с той только разницей, что фиксируется перемены не магнитного, а электрического поля.

Т.к. естественное электрическое поле на Земле почти отсутствует, то его создают искусственно, с помощью специальных генераторов и зондируют с их помощью необходимый район. Как правило горные породы представляют собою диэлектрики, то есть их электрическое сопротивление велико. А вот нефть, как мы уже говорили, может содержать металлы, которые являются хорошими проводниками. Снижение электрического сопротивления недр и служит косвенным признаком присутствия нефти.

В последние несколько лет все шире стал использоваться еще 1 метод - электромагнитная разведка с помощью магнитогидродинамических (МГД) генераторов. Электромагнитным волнам стали доступны глубины от некоторого количества километров, когда ведутся поиски полезных ископаемых; до сотен километров, если речь заходит об общих исследованиях земной коры.

Сердцем современного МГД-генератора является ракетный двигатель, работающий на порохе. Однако порох этот не совсем обыкновенный: электропроводимость создаваемой им плазмы в сравнении с обычным ракетным топливом в 16000 раз выше. Плазма проходит ч/з МГД-канал, расположенный м/у обмотками магнита. По законам магнитодинамики в движущейся плазме появляется электрический ток, который, в собственную очередь, возбуждает электромагнитное поле в специальном излучателе - диполе. При помощи диполя и случается зондирование Земли.

Всего за несколько сек. МГД-установка развивает мощь в десятки млн. ватт. И при том обходится без громоздких систем охлаждения, которые были бы неизбежны при использовании традиционных источников излучения. Да и сама установка в несколько раз проще иных видов электрогенераторов.

В первый раз эффективность МГД-установки была проверена в кончике 70-х гг. в Таджикистане. Тогда в районе хребта Петра I исследователи провели I-е опыты по МГД-зондированию, стараясь уловить признаки приближающегося землетрясения. Сигналы мощной 20-мегаваттной установки "Памир-1" регистрировались на расстоянии до 30 километров от нее.

Несколько позже МГД-установки были использованы для поиска нефтяных и газовых месторождений. Сперва был выбран довольно небезызвестный нефтяной район - Прикаспийская низменность. Благодаря МГД-зондированию возникла еще 1 возможность не только лишь определить наличие нефтегазоносных слоев, но еще и четко оконтуривать месторождения. А ведь как правило для этого приходится бурить несколько дорогих скважин.

Получив I-е достоверные сведения о надежности МГД-метода, исследователи не стали ограничиваться лишь разведкой в Прикаспийской низменности. Новый метод геофизической разведки недр был использован на Кольском полуострове, на шельфе Баренцева моря - в районах, имеющих мощные пласты осадочных пород, в которых как правило и прячется нефть. Разбор полученных данных продемонстрировал, что залегание нефти тут весьма возможно.

Гидрогеологические и геохимические исследования

Вы обратили внимание, сколько геофизических методов имеют на вооружении нефтеразведчики? На самом деле, немало. Хотя, ни 1 из методов не дает стопроцентного указания на присутствие нефти. Вот и приходится применять их в комплексе.

Gravimetric method is based on the study of change of gravity in any given area. It turns out that beneath the surface of the earth is a rock of low density, for example rock salt, then the terrestrial gravity then decreases slightly. And here is solid rock, such as, for example, basalt or granite, in contrast, increases the strength of gravity.

These changes establish a special unit - gravimeter. 1 in its simplest options - bob, suspended from a spring. Gravity is growing - spring is stretched, it is fixed pointer on the scale. Gravity decreases, the spring is correspondingly reduced.

Well, as terrestrial gravity affect oil and gas? Oil easier to water and rocks saturated with oil or its indispensable companion - gas, have a lower density than if they placed the water. And this, of course, underlines the gravimeter.

However, such gravity anomalies can be caused by other reasons, for example continuous bed of rock salt, as we have already spoken. Because gravity is usually complementary magnetic survey.

Our planet, as seen, is a big magnet, which is located around the magnetic field. And on this field can effectively influence the middle of things and rocks lying in the area. Perhaps you have heard or read, as iron ore deposits were discovered because of the fact that pilots flying aircraft then surprised strange behavior of the magnetic needle? Now this principle is used to search for other types of minerals, particularly oil and gas.

The fact that the oil often contains metal impurities. And, of course, the presence of metal felt, though not "magnetic needle", and modern high-sensitivity devices - magnitomerami. They allow you to probe the bowels of the earth to a depth of 7 kilometers.

Another way to search for a geophysical minerals - geoelectrical - developed in 1923 in France and finds use to this day. Actually, this kind of magnetic exploration with the only difference being that the change has not fixed magnetic and electric fields.

Since natural electric field on the Earth is almost absent, then create it artificially, with special generators and use them to probe the desired area. Usually the rocks represent insulators, ie, their electrical resistance is large. But the oil price, as we have said, can contain metals, which are good conductors. Reducing the electrical resistance of mineral resources and serves as an indirect sign of the presence of oil.

In the past few years has become increasingly used 1 more method - electromagnetic prospecting by magnetohydrodynamic (MHD) generators. Electromagnetic waves have become available depth of a certain number of miles, when the search is on for minerals, to hundreds of kilometers, if it comes to general studies of the crust.

At the heart of modern MHD generator is a rocket engine that runs on gunpowder. However, the powder is not very common: it creates electrical conductivity of the plasma in comparison with conventional rocket fuel to 16000 times higher. The plasma is c / o the MHD channel, located m / s from the windings of the magnet. According to the laws magnitodinamiki in moving plasma an electric current, which, in its own turn, excites the electromagnetic field in a special radiator - dipole. With the help of the dipole and happens sensing.

In just a few seconds. MHD power plant develops in the tens of millions of watts. And that goes without bulky cooling systems that are inevitable when using conventional radiation sources. And the installation itself is several times easier to other types of electric generators.

The first time the efficiency of the MHD installation was tested in the tip of the 70's. Tajikistan. Then, in the Peter I Range, the researchers conducted I-e experiments on MHD-sounding, trying to catch the signs of an approaching earthquake. Alerts powerful 20-megawatt installation "Pamir-1" are recorded at a distance of up to 30 kilometers away.

Later MHD units were used to search for oil and gas fields. He was first elected a fairly well-known oil region - the Caspian lowland. Due to the MHD Sensing dates back to a chance not only to determine the presence of oil and gas sectors, but also clearly delineate the deposit. But as a rule for this have to drill more expensive wells.

Having I-e reliable information about the reliability of the MHD method, the researchers did not become limited exploration in the Caspian lowland. A new method of geophysical prospecting has been used on the Kola Peninsula in the Barents Sea - in areas with thick layers of sedimentary rocks, which usually hides and oil. Analysis of the data showed that the occurrence of oil here is very possible.

Hydrogeological and geochemical studies

Have you noticed how geophysical methods are armed nefterazvedchiki? In fact, a lot. Although no one method does not give one hundred percent indicate the presence of oil. That has to apply them in combination.

Посреди геохимических методов прежде всего нужно подчеркнуть газовую, люминисцентно-битуминологическую и радиоактивную съемки.

Газовая съемка была разработана в 1930 г.. Было замечено, что кругом любой залежи образуется как бы легчайший туман - так называемый ореол рассеяния. Углеводородные газы по порам и трещинам пород проникают из глубины Земли к поверхности, при том растет их концентрация в грунтовых водах и верхних слоях породы. Взяв пробу грунта и грунтовых вод, нефтеразведчик при помощи чувствительного газоанализатора устанавливает повышенное содержание углеводородных газов, что и является прямым указателем близкого местоположения залежи.

Правда, чтоб подобный метод вел работу хватает прочно, необходимы приборы высочайшей чувствительности - они обязаны прочно выявлять 1 атом примеси посреди десяти или даже ста млн. иных! Помимо того, как показывает практика, газовые аномалии имеют возможность быть смещены по отношению к залежи или же просто указывать на маленькие месторождения, не имеющей промышленной ценности.

Потому данный способ пытаются дополнять, к примеру, люминисцентно-битуминологической съемкой. Ее тезис основан вот на каком природном явлении. Над залежами нефти увеличено содержание битумов в породе. И если пробу породы подставить под источник ультрафиолетового освещения, то битумы тотчас начинают сиять. По характеру свечения, его интенсивности определяют тип битума и его возможную связь с залежью.

Радиационная съемка базирована на другом природном феномене. Известно, что в любом районе есть так называемый радиоактивный фон - небольшое число радиации, обусловленное воздействием на нашу планету космического излучения, наличием в ее недрах радиоактивных трансурановых элементов и т.д. Так вот, экспертам получилось обнаружить интересную закономерность: над нефтяными и газовыми залежами радиоактивный фон снижается. К примеру, для месторождений Ю. Мангышлака данное понижение равно 1,5 - 3,5 микрокюри за час. Подобные перемены хватает уверенно регистрируются существующими приборами.

Хотя этот способ находит пока ограниченное распространение т.к. радиоактивные аномалии имеют возможность быть связаны не только лишь с наличием промышленных залежей, но еще и с местным изменением состава пород, поверхностной геохимической обстановкой. Иными словами, у геохимиков пока нет надежных критериев позволивших бы им отличать, по каким именно причинам в данном регионе регистрируется аномалия. Однако работы в этом направлении ведутся.

По какой причине пустеют подземные сосуды?

Ну вот, кажется, все нужные обследования района проведены. Они показали его перспективность в смысле содержания в недрах запасов нефти и газа. Возможно закладывать I-ю разведочную скважину? Нет, пожалуй, сперва стоит провести кое-какие расчеты.

Суть их сводится к следующему. Все знают разницу м/у сосудом и его содержанием. Граница м/у ними как правило четко определена. Ну а если "тара" не искусственный, а натуральный, и его не мыли несколько млн. лет? Тогда определить разницу, а значит, и число нефти и газа в таком сосуде не так-то просто.

Вот как решили эту задачу изобретатели.

Природа сама позаботилась собрать нефтегазосодержащие породы в гигантские "пиалы", состоящие из плотных непроницаемых пород. Правда, что бы сохранить содержимое, ей пришлось перевернуть их наверх дном. Глубинное давление вытесняет углеводороды, которые упираются в куполообразный потолок и оказываются в ловушке. Купол, впрочем и располагается глубоко под землей, без труда улавливается геофизической аппаратурой. Остается вроде бы слегка - пробурить в куполе скважину, подсчитать запасы залежи и нанести на геологическую карту новое месторождение. Однако совсем скоро геологи столкнулись с этими сюрпризами - стали попадаться ловушки заполненные только наполовину, а то и совсем пустые.

Узнать какую-то закономерность, объяснить феномен продолжительное времени не удавалось. Изобретатели различных стран приложили много усилий, чтоб решить задачу, заданную природой. И тут внимание геологов в конечном счете сосредоточилось на устройства самой ловушки. Выяснилось, что и камни не вечны. Тара от старости стал не так уж надежен: микроскопические трещины, образовавшиеся в покрышке, дают доли запасов улетучиться. И утраты здесь не мелкие - только 1 трещина шириной в общей сложности в десятую долю миллиметра при обыкновенном для глубин давлении выпускает из ловушки триста млн. кубических метров газа любой миллион лет. Так что за прошедшие сотни тысячелетий "тара", на самом деле, мог основательно опустеть.

Однако постоянно ли нефть и газ уходят из ловушки? Все ли природные чаши имеют дефекты? Ответить на эти вопросы в общем-то значило сделать новый способ локального прогноза запасов нефти и газа на том или другом месторождении. Изыскания изобретателей показали: ловушки целиком сохраняют свои запасы только в том случае, если толщина промежуточного слоя хватает велика, однако все-таки менее высоты в общей сложности поднятия, то есть если ловушка все-таки сохраняет собственную куполообразность.

Так что сейчас на геофизических картах эксперты указывают толщину любого из 3-х слоев ловушки. С помощью современной техники это удается сделать с хватает большой точностью. Ну а далее в дело вступает простая арифметика. От высоты купола стоит отобрать высоту промежуточной прослойки. В результате получается количество, определяющее формат промышленной залежи.

Новый способ определения прогнозных запасов нефти и газа уже взял практическую проверку на нефтепромыслах. Знание законов геологической арифметики дало возможность сэкономить многие миллионы руб., затрачиваемые ранее на напрасно закладываемые скважины.

Разведочное бурение

Да, сейчас никто не закладывает скважину наугад, хотя, как ни удивительно, определенная часть риска все-таки остается. Не удивляйтесь: и по сей день при закладке I-ой скважины немалую роль играет "г-жа Успех", а итоговый приговор всем прогнозам и расчетам выносит "мастер Долото".

First, as a rule carry magnetic exploration. Later, in augmenting the gravimetric data. Following are methods in the process of electrical and seismic. However, even this most often not enough to accurately answer. Then geophysical methods complement geochemical and hydrogeological investigations.

Middle of geochemical methods first need to emphasize the gas, bitumen-luminescent and radioactive survey.

Gas survey was developed in 1930. It was observed that the terms of any deposits formed like lightest mist - the so-called scattering halo. Hydrocarbon gases through pores and cracks of rocks penetrate the depths of the earth to the surface, with the increasing concentration in the groundwater and the upper layers of rock. Taking samples of soil and groundwater, nefterazvedchik using a sensitive gas analyzer determines the high content of hydrocarbon gases, which is a direct pointer to a close location of the deposit.

True, so this method did work well enough, are necessary instruments of the highest sensitivity - they are required to securely identify an impurity atom in the middle of ten or even a hundred million other! " In addition, as practice shows, the gas anomalies can be shifted with respect to deposits or simply indicate a small deposit, which has no industrial value.

Because this method of trying to complement, for example, fluorescent-bitumen shooting. Her thesis is based here at some natural phenomenon. Over the deposits of oil increased the content of bitumen in the rock. And if a sample of rocks to place under source of ultraviolet light, the bitumen immediately begin to shine. By the nature of light, its intensity determine the type of bitumen and its possible connection with deposits.

Radiation measurements based on other natural phenomena. It is known that in any area is the so-called radioactive background - a small number of radiation due to the impact on our planet of cosmic radiation, the presence in its interior radioactive transuranic elements, etc. So, the experts turned out to find an interesting pattern: the oil and gas deposits of the radioactive background is reduced. For example, for deposits Yu Mangyshlak this reduction is equal to 1,5 - 3,5 mikrokyuri per hour. Similar changes have enough confidence recorded by existing instruments.

Although this method is still limited distribution because radioactive anomalies can be associated not only with the presence of economic deposits, but also with the local change in the composition of rocks, surface geochemical environment. In other words, geochemists no reliable criteria would allow them to distinguish, for whatever reasons, it is in the region registered an anomaly. However, work in this direction are.

For some reason, emptying underground vessels?

Well, it seems, all the necessary inspections of the area held. They showed his promise in terms of content in the depths of oil and gas reserves. It is possible to lay the I-th exploration well? No, perhaps the first is to some estimates.

Their essence is the following. Everyone knows the difference m / s from the receptacle and its contents. Limit m / y they usually clearly defined. But if the "packaging" is not artificial, but natural, and it is not washed a few million years? Then determine the difference, and therefore the number of oil and gas in such a vessel is not so simple.

Here's how to solved this problem the inventors.

Nature itself has taken care to collect neftegazosoderzhaschie breed giant "bowls", consisting of a dense impermeable rock. True, that would save the contents, she had to turn over their top down. Deep pressure displaces the hydrocarbons, which run into the domed ceiling and are trapped. The dome, however, and is located deep underground, easily detected by geophysical instrumentation. Remains seem to be a bit - drill hole in the dome, to calculate reserves and deposits apply to the geological map of the new field. However, very soon, geologists are faced with these surprises - came across a trap filled only halfway, and then completely empty.

Learn some regularity, to explain the phenomenon for a long time without success. The inventors of different countries have made great efforts to solve the problem, given by nature. And then the attention of geologists in the final analysis focused on the device itself traps. It was found that the stones do not last forever. Tara with age was not so reliable: microscopic cracks formed in the cover that gives the proportion of stocks go up in smoke. And the loss is not small - only a crack width for a total of one-tenth of a millimeter in ordinary to the depths of the pressure release from the trap of 300 million cubic meters every million years. So for the past hundreds of thousands of "packaging", in fact, could thoroughly go blank.

However, whether permanent oil and gas leaving the trap? Do all natural bowls are defective? The answer to these questions in general, meant to make a new way of local prognosis of oil and gas in one or another field. Researches have shown Inventors: trap completely retain their stocks just in case, if the thickness of the intermediate layer is large enough, but still less than the height of a total lifting, that is, if the trap still retains its own dome.

So now on geophysical maps of the experts indicate the thickness of any of the 3 layers of the trap. With the help of modern technology this can be done with enough high accuracy. Well later in case enters the simple arithmetic. From the height of the dome is to select the height of the intermediate layer. The result is a number that defines the format of the industrial deposits.

A new method of determining the expected oil and gas has already taken the practical test on the oil industry. Knowledge of the laws of geological arithmetic made it possible to save many millions of rubles., Spent earlier on the wrong sink.

Exploratory drilling

Yes, there are no sink at random, although, surprisingly, a certain amount of risk still remains. Do not be surprised: and to this day during the laying of I-th hole plays a significant role "Mrs. Success" and the final verdict to all forecasts and calculations makes "master chisel.

В 20-е годы 19-го века во Франции скважины бурили для поиска воды. В 1845 г. фр. инженер Фовель сделал фундаментально открытие - он отыскал метод, как извлекать из скважины раздолбленную породу. "Ларчик открывался просто" - для этого было нужно применять ту же воду, для поисков которой и проделывались I-е скважины.

В итоге 50-х гг. 19-го столетия начали бурить нефтяные скважины. Скорость проходки в это время составляла не более м в сутки, а глубина скважины нечасто превышала полкилометра.

Только в начале 20-го столетия скважины на самом деле начали бурить. Пионерами нового метода стали Бакинские промышленники, I-ми опробовавшие роторное бурение. При вращении долота в скважине порода крошилась, истиралась, и ее обломки поднимали вверх с помощью водных растворов. Скорость проходки выросла до 400-500 м в сутки! Скважины стали в 3-4 раза глубже.

Современные скважины бурят с учетом опыта всех предшественников. Порода разрушается буровым долотом, которое присоединено к бурильным трубам. По мере бурения долото изнашивается и его требуется заменять. Это весьма трудоемкая операция, ведь для смены долота требуется поднять всю колонну бурильных труб, снять изношенное долото, накрутить новое и вновь произвести спуск всей колонны. Диаметр долота более диаметра бурильных труб и затем, как долото проходит пласт породы, остается пространство м/у бурильной пробуренной и трубой породой. Буровой раствор при помощи мощных насосов подают в бурильные трубы, он опускается вниз, а позже поднимается наверх по затрубному пространству, т.е. пространству м/у бурильными трубами и пробуренной породой. Наверху буровой раствор очищается от выбуренной породы (шлама) и вновь закачивается в скважину. Ротор - специальное устройство, которое на поверхности приводит во вращение бурильные трубы, которые в собственную очередь придают вращательное движенье долоту.

Сам по себе роторный инструмент очень громоздкий и требует частой смены. Все это, естественно, сдерживало развитие роторного бурения. На самом деле, куда это годилось, если при глубине скважины в 4 километра колонна бурильных труб, на которое насаживалось долото, весила уже более 200 тонн! Большая часть энергии тратилась уже не на углубление скважины, а на вращение самих труб.

В 1922 г. советский инженер М.А.Капелюшников предложил новый оригинальный способ бурения - турбинный. Мотор, вращавший долото, был опущен на дно скважины. Т.о. отпала потребность во вращении всех колонны труб, а это, конечно, способствовало большей экономии энергии.

В последующем способ турбинного бурения многократно усовершенствовался. Современный турбобур - сложнейшая машина, длинной около 10 м. Каждая ступень турбобура - всего их может оказаться около сотни - имеет 2 диска с профилированными лопатками. 1 из дисков - статор - неподвижно закреплен в корпусе турбобура. II-й - ротор - вращается. А приводит турбобур во вращение буровой раствор, который под давлением нагнетается в скважину для вымывания остатков разбуренной породы и обтекает при том роторные лопатки.

Каждая секция турбобура развивает сравнительно небольшое усилие. Хотя их немало, и суммарная мощь оказывается достаточной, чтоб пробурить и максимально твердую породу.

В последние несколько лет получили электрические и распространение турбобуры. Они приводятся в воздействие специальными электромоторами малого диаметра, снова-таки помещаемыми в нижнем итоге колонны. Энергия подводится к двигателю по специальному кабелю, расположенному внутри бурильной трубы. Подобный метод позволяет развивать на долоте значительные усилия, без труда поддается автоматизации.

По существу, современная буровая установка представляет собою небольшое промышленное предприятие. Тут есть и своя силовая подстанция, и установка для получения бурового раствора, и сама буровая вышка, на которой монтируются мощные лебедки, и иное оснащение, нужное для спуска и подъема бурильных и обсадных труб.

Особое внимание при бурении уделяют буровому раствору. Он должен исполнять несколько задач. О некоторых мы уже говорили: поднимать на поверхность обломки выбуренной породы, приводить во вращение турбобур. Тоже буровой раствор охлаждает долото, которое при трении серьезно нагревается. По какой причине в сегодняшнем бурении в качестве бурового раствора не применяют простую воду, как это делали ранее? Оказывается, что вода так себе удачно вписывается в эту роль. Да, вода на самом деле может выносить выбуренную породу. Однако что случится, если вдруг процесс бурения внезапно остановится? Такое весьма может произойти, впрочем это нежелательное явление на буровой. В этом случае вся выбуренная порода, которая располагается в воде, и которая уже направлялась вверх, начнет оседать вниз и ч/з некоторое время с определенной глубины засыплет межтрубное пространство, по сути, похоронив на постоянно долото, турбобур и, вероятно, бурильную колонну. А это весьма дорогой инструмент. Сейчас есть долота, стоимость которых превышает полмиллиона руб. (2005 г.). А стоимость колонны бурильных труб может превышать 10 млн. руб.. Для того, что бы такое не происходило используют не воду, а особый буровой раствор. Чаще всего глинистый раствор на основе глинопорошка. Подобный раствор не дает оседать выбуренной породе, и при возобновлении бурения вновь продолжить подъем шлама на поверхность.

К буровому раствору предъявляют еще одно требование. При бурении глубокой скважины на ее пути могут встречаться разные пласты различного характера (водные, нефтяные, газовые). Одним из основных условий бурения является обеспечение неприкосновенности пластов. Буровики обязаны пробурить скважину, а там уже иные эксперты разберутся какой пласт им нужен. Представьте себе пустое отверстие поперечником 30 см, глубиной 4 километра. Что случится, если такое отверстие загерметизировать сверху и оставить на произвол судьбы? Сперва из различных пластов разные смеси заполнят это пространство, а позже из пласта с наибольшим давлением жидкость или газ вытеснит другие фракции и начнет проникать в иные пласты. А этими пластами могут оказаться водные пласты, близкие к поверхности земли и нефть или газ может возникнуть в реках и озерах, а позже и в городских водопроводах. Этого, естественно, допускать ни за что нельзя. Потому пока идет процесс бурения весь ствол скважины заполнен буровым раствором, который не дает содержимому встречающихся пластов проникнуть в скважину. Для этого у бурового раствора обязана быть определенная плотность, при том он сам не должен убегать в пласты. Подобрать нужную плотность бурового раствора является не простой задачей, ведь на дороге скважины чаще всего встречается немало различных пластов. И, к несчастью, временами нереально подобрать нужную плотность, чтоб удерживать в равновесии все пласты. В этом случае, обычно, в скважине предусматривается так называемая промежуточная колонна обсадных труб. Скважина бурится до определенной глубины с одним параметром бурового раствора, после спускаются металлические обсадные трубы, пространство м/у обсадными трубами и пробуренной породой цементируется так называемым тампонажным раствором. Затем продолжают бурение с иным буровым раствором. Очевидно, что установленные выше обсадные трубы обязаны быть большего диаметра чем, бурильная колонна и обсадные трубы, которые будут спущены ниже. Время от времени требуется устанавливать несколько промежуточных колонн и тогда конструкция скважины может принять подобный вид:

Последняя колонна, которая спускается ниже прочих, называется эксплуатационной колонной. Нередко I-ю промежуточную колонну называют кондуктором.

Хотя к буровому раствору предъявляется еще одно требование, которому глинистые растворы соответствуют не в полной мере. Когда долото вскрывает покрышку и начинает проходку в коллекторе, в коллектор к тому же попадает буровой раствор. Также, что он подается под крупным давлением в скважину, на коллектор давит весь столб жидкости. Ведь столб бурового раствора высотой 3-5 километров также создает существенное давление. В результате может получиться, что часть бурового раствора попадет в коллектор у скважины и забьет его поры. В результате у самой скважины коллектор окажется загрязненным и нефть не сумеет без труда просачиваться в скважину. Чаще всего, это сказывается на так называемом дебите скважины, т.е. объеме добычи. Если при правильном вскрытии пласта дебит мог составить одно значение, то при неправильном объем добычи скважины может уменьшится в несколько раз, а временами и вообще быть равен нулю. Правда, это сложность более касается эксплуатационных скважин, хотя и в разведочных скважинах важно выяснить параметры пластов. Что бы избежать этих неприятностей в последнее время применяют разные буровые растворы, основанные не на глине. Большое распространение получили так называемые биополимерные растворы. Ч/з некоторое время после вскрытия пласта характеристики растворы разлагаются и не оставляют после себя засоров в коллекторе.

What we now call the exploratory drilling, has been practiced for quite some time, but for a time it would be correct to call it the impact of exploration battering.

In the 20 years of the 19 th century France wells drilled to find water. In 1845, Fr. Fauvel engineer made a breakthrough discovery - he found a method how to extract from the well razdolblennuyu breed. 'Casket was opened just "- it needed to use the same water, which searches for and were developing the I-th hole.

As a result, the 50-ies. 19 th century began to drill oil wells. ROP at this time was no more than m / day, and well depth rarely exceeded half a kilometer.

Only in the early 20 th century, well in fact, started to drill. The pioneers of a new method became Baku industrialists, I-mi who tried rotary drilling. When rotating the bit in the borehole crumbly rock, grated, and the wreckage was raised up with aqueous solutions. ROP increased to 400-500 m per day! The wells were 3-4 times deeper.

Modern wells are drilled on the experience of predecessors. Breed destroyed at the bit, which is attached to the drill pipe. As the drill bit is worn out and need replacing. This is a very time-consuming operation, because to change the bits you want to raise the entire drill string, remove the worn-out chisels, screwed the new and re-run down the entire column. Diameter bit more than the diameter of drill pipe and then, as the bit passes reservoir rocks, is the space of m / s from the drill pipe and the drilled rock. The drilling fluid with powerful pumps must be submitted to drill pipe, it falls down, and later rises to the top of the annular space, ie space m / y drill pipes and drilled rock. At the top of the drilling mud is cleaned from drill cuttings (sludge) and re-injected into the well. Rotor - a special device, which on the surface results in rotation of drill pipe, which in turn give their own rotation of the drill bit.

By itself, rotary tool is very cumbersome and requires frequent changes. All this, of course, hampered the development of rotary drilling. In fact, where it was suitable, if the depth of wells in the 4 km drill string, which is mounted on the chisel, weighing over 200 tons! Much energy is spent not on the deepening of wells, and the rotation of the pipes.

In 1922, the Soviet engineer MA Kapelyushnikov proposed a new original method of drilling - Turbine. The motor rotating the drill bit was lowered to the bottom of the well. Thus eliminated the need for rotation of the pipe string, and it certainly contributed to greater energy savings.

In a further method of turbodrilling repeatedly improved. Modern turbodrill - a complex machine, a length of about 10 m. Each stage turbodrill - all of them can be a hundred - has 2 drive with profiled blades. One of the disks - the stator - is secured in the housing turbodrill. II-nd - rotor - rotating. A leading turbodrill in rotation drilling mud, which is under pressure is injected into the well to flush the residue drilled rocks and wraps on the rotor blades.

Each section turbodrill develops a relatively small effort. Although there are many, and the total power is sufficient to drill and make the most hard rock.

In the past few years have electrical and distribution turbines. They are listed in the impact of special electric motors of small diameter, again, did appear at the bottom end of the column. The energy supplied to the engine by a special cable, located inside the drill pipe. This method enables the development of a bit considerable effort, easily amenable to automation.

In essence, modern drilling rig represents a small enterprise. Then there is its own power substation, and installation for drilling mud, and the very rig on which are mounted powerful winches and other equipment, necessary for running and pulling drill and casing pipes.

Particular attention is paid in drilling mud. He must perform several tasks. Some have already mentioned: to raise to the surface of cuttings, result in rotation turbodrill. Also the drilling mud cools the bit, which is heated by friction seriously. For some reason, in today's drilling as the drilling fluid does not use plain water, as it did before? It turns out that water has a well fit into this role. Yes, the water can actually make cuttings. But what would happen if suddenly the process of drilling a sudden stop? This can happen very, though it is undesirable to drill. In this case, all the drilled solids, which is located in the water, and has already sent up, will start to settle down, and h / r some time with a certain depth intercasing cover everything, in fact, buried in the permanent bit, turbodrill and, probably, the drill string. And this is a very expensive tool. Now, there are bits whose value exceeds half a million rubles. (2005). And the cost of a drill string can exceed 10 million USD .. For what would this not happened does not use water, and a special mud. Most clay solution based on the load cell. Such a solution does not settle drilled cuttings, and the resumption of drilling again to continue the recovery of sludge on the surface.

By drilling fluid impose another requirement. When drilling a deep well on its way can meet different layers of different nature (water, oil, gas). One of the main conditions of drilling is to ensure the integrity of the seams. Drillers are required to drill the well, and there is already some experts figure out what formation they need. Imagine an empty hole diameter 30 cm, depth of 4 km. What would happen if a hole is sealed at the top and left to fend for themselves? First, from a variety of different layers of the mixture will fill this space, and later from the reservoir with the greatest pressure of liquid or gas will force other factions and begin to penetrate into other layers. And these layers may be layers of water close to the surface and oil or gas may occur in rivers and lakes, and later in city water. This, of course, allow for anything impossible. So long as the process of drilling the entire borehole is filled with drilling mud, which does not content found seams to penetrate into the well. For this fluid must be a certain density, with he himself should not run into the reservoir. Choose the desired mud density is not an easy task, because the hole in the road most often found a lot of different formations. And, unfortunately, sometimes unrealistic choose the desired density to keep in balance all the layers. In this case, typically, the borehole provides a so-called intermediate casing. A well drilled to a certain depth with a drilling mud, after down metal casing, the space m / s from casing and drilled rock is cemented by the so-called cementing fluids. Then continue drilling with other drilling fluid. Obviously, that specified above casing must be greater than the diameter, drill string and casing, which will be lowered below. From time to time required to install several intermediate columns and then the construction of wells may take a similar view:

The last column, which descends below the other, called the production casing. Often, I-th column is called the intermediate conductor.

Although the drilling mud is presented is another requirement, which clay solutions do not correspond to the full. When the bit reveals the tire and starts sinking in the collector, the collector gets to the same mud. Also, he served under the great pressures in the hole, the collector presses the entire fluid column. Because mud column height of 3-5 kilometers also creates substantial pressure. The result may be that part of the mud gets into the reservoir at the well and score his pores. As a result, most wells will be contaminated reservoir and oil will not be able to easily seep into the borehole. Most often, it affects the so-called debite wells, ie volume production. Correctly baring discharge could create a single value, then the wrong amount of extraction wells may be reduced several times, and at times, and in general be equal to zero. However, this complexity concerns over production wells, although in exploration wells is important to clarify the parameters of layers. To avoid these troubles in recent years use different drilling fluids that are not based on clay. Widespread received so-called biopolymer solutions. B / r some time after opening the reservoir characteristics of the solution decompose and leave behind rubbish accumulated in the collector.

Сверхглубокие скважины

Для чего нужны сверхглубокие?.. Признаемся тут же: это скважины дальней разведки; естественно, с их использованием ученые не выражают надежду найти в данном пункте залежи нефти, газа или иных полезных ископаемых. Важнейшая задача иная - изучение геокосмоса!

Ведь на сегодня мы относительно немало знаем о том, что случается над нашими головами, в глубинах космического простра, а вот что творится в каких-нибудь некоторого количества десятках км у нас под ногами - представляем довольно слабо.

При сверхглубоком бурении трудности возрастают не пропорционально глубине скважины, а как говорится, по экспоненте. Обратимся к примерам.

Эпоха сверхглубокого бурения началась в 1961 г. реализацией американского проекта "Мохол". Скважину заложили на дне Тихого океана, недалеко острова Гуадалупе, под четырехкилометровым слоем морской воды. Предполагалось, что буровой снаряд, пройдя 150 м рыхлых донных пород, погрузится в 5,5-километровый слой твердых пород. А после, пройдя и их, предоставит в руки специалистов в-во мантии - следующего после коры слоя недр нашей небесные тела.

Хотя на практике все получилось вовсе по-другому. Бурение остановилось после I-х же 36 м. Когда на борт бурового корабля подняли колонну труб с первым керном, то позже уже не сумели найти устье начатой скважины. Не помогли ни системы динамической стабилизации, ни сложнейшие пеленгационные комплексы, размещенные кругом корабля на специальных заякоренных буях.

Все-таки соблазн вскрыть мантию именно на морском дне был весьма велик. Как-никак, здесь земная кора максимально тонка: каких-нибудь 5 км - и тут она, мантия! Потому 7 лет через после I-го эксперимента в море вышел "Челленджер" - специально оборудованное буровое судно грузоподъемностью свыше 10 тыс. тонн. Еще 7 лет с него велось глубинное бурение. На сей раз дело завершилось относительно успешно - скважину не утратили. Но еще и добиться поставленной цели не сумели. В 1975 г. бурение прекратили из-за технических сложностей, когда были вскрыты верхние базальтовые слои океанского дна.

Последующая атака на мантию продолжалась уже на суше. Посреди семейства сверхглубоких скважин, пожалуй, надо заметить "Берту Роджерс", пробуренную в Оклахоме. Эта разведочная скважина в первый раз перешагнула 9-километровую глубину. Правда, победа далась нелегкой ценой. Для проходки ствола в молодых осадочных породах применяли мощнейшую технику - буровые установки грузоподъемностью 1000 тонн, которые раньше применялись военными для закладки пусковых шахт межконтинентальных баллистических ракет.

Настолько огромной запас мощности дал возможность разведчикам особенно не церемониться, брать недра штурмом в лоб, не прибегая к особым техническим хитростям. Но еще и супермощное, сверхтяжелое буровое оснащение не смогло препятствовать повышенному давлению: с глубины 9583 м рассерженные недра в 1 миг "выплюнули" все приспособления, а вслед ударил мощный фонтан расплавленной серы.

В СССР в начале восьмидесятых гг. предыдущего столетия была заложена СГ-3 - Кольская сверхглубокая. Ее предшественницами посреди российских сверхглубоких были СГ-1 и СГ-2 - БИИКЖАЛЬСКАЯ и Аралсорская.

Для очередной попытки проникнуть в глубины геокосмоса не просто так было выбрано место именно на Кольском полуострове. Будто бы для облегчения доступа к нижним этажам небесные тела, разрушительной силой льда, ветра и воды за заключительные сотни млн. лет напрочь стесана 15-километровая толща континентальной коры. В некоторых районах прямо на площадь выходят древние кристаллические породы Балтийского щита. Ученые сообщают, что тут возможно запнуться о камешек возрастом в 2 млрд лет! Так что мантия как бы близко.

Не нужно думать, что тут все шло как по маслу. Трудностей хватало. 1 из основных - чтоб скважина не отклонялась от вертикали более, чем это предусмотрено. (Для СГ-З было предусмотрено отклонение не более градуса на любой из 15 км глубины). Заметим параллельно, что у американцев на "Берта Роджерс" забой ушел в сторону на 25 градусов.

I-е 2 километра буровикам удалось продержаться "в норме", надевая на турбобур особые круги с победитовыми наконечниками, которые жестко упирались в стены ствола. Однако когда забой попал в кавернозную зону, когда кругом то и дело стали встречаться пустоты, центраторам стало не на что опираться, и они "повисли в воздухе".

Снова вывести скважину на прямую дорогу удалось при помощи турбинного отклонителя. Это устройство снабдили телеметрической системой, которая моментально улавливала мельчайшие отклонения от вертикали, помогла буровикам удержаться "на курсе".

Так им удалось относительно спокойно нарастить колонну труб еще на несколько км. И вдруг свежее происшествие: на огромной глубине вся связка труб с турбобуром на итоге повела себя как сверхдлинная пружина, потерявшая жесткость из-за непомерной длины. На поворот колонны в устье, что по идее обязано было бы поправить кривизну, "пружина" изгибалась только в собственной верхней доли, оставаясь в нижней неподвижной.

Что делать? Исследователи испробовали несколько безуспешных вариантов, пока не остановились, наконец, на одном. Клин решили выбивать клином, как советует российская пословица. А точнее, 1 эффект решили компенсировать иным: пружинный - маятниковым. Под турбобуром была смонтирована тяжеленная, залитая свинцом труба, которая, действуя подобно отвесу, старалась оттянуть бур по вертикали к центру Планеты...

In most cases, exploratory wells are drilled vertical. Ie no significant deviations from the drill site. Directional drilling occurs in the drilling, which we'll talk later.

Super-deep wells

What are ultradeep? .. We admit at once: it is well long-range reconnaissance, of course, using them scientists can not hope to find in this item deposits of oil, gas or other minerals. The major problem is different - the study Geospace!

After all, today we have relatively few know about what is happening over our heads, in the depths of space, Stretch, and that's what's going on in a matter of a certain number of tens of kilometers under our feet - is a rather poorly.

In deep drilling difficulties increase is not proportional to the depth of wells, and as they say, exponentially. Let us turn to examples.

The era of super-deep drilling began in 1961, the implementation of the American project "Mohol. The well laid on the bottom of the Pacific Ocean, near the island of Guadalupe, under the four-layer of sea water. It was assumed that the drill, passing 150 meters of loose rock bottom, immersed in 5.5-km layer of solid rock. And then, having passed through them, will provide hands-on experts in the mantle - the layer of the cortex following the bowels of our heavenly bodies.

While in practice, everything turned out completely differently. Drilling stopped after I-x is 36 m. When aboard the drilling vessel raised pipe string with the first Punch, you are no longer able to find the mouth of the well started. Did not help either of dynamic stabilization, or complicated direction-finding systems, placed around the vessel at the special moored buoys.

Still, the temptation to open the mantle is on the sea floor was very large. After all, here the crust is thin as possible: what some 5 km - and here it is, the mantle! For 7 years after after I-th experiment, the sea came "Challenger" - a specially equipped drilling vessel capacity over 10 thousand tons. Another 7 years with him was conducted in-depth drilling. This time it ended relatively well - well not lost. But more and achieve the goal failed. In 1975, the drilling stopped due to technical difficulties, which were discovered by the upper layers of the ocean floor basalt.

The subsequent attack on the mantle has been going on land. In the middle of a family of super-deep wells, perhaps, it should be noted, Bertha Rogers, drilled in Oklahoma. This exploratory well for the first time crossed the 9-kilometer depth. True, the victory was not an easy price. For tunneling into the trunk of young sedimentary rocks of powerful machinery - drilling rigs carrying capacity of 1000 tons that were originally used by the military to bookmark missile silos of intercontinental ballistic missiles.

So a huge reserve of power enabled the scouts especially without gloves, take by storm in the bowels of the forehead, without recourse to specific technical tricks. But still super, super heavy drilling equipment was unable to prevent the increased pressure: from a depth of 9583 m depths in an angry moment, "spit out" all of the devices, and subsequently struck a powerful fountain of molten sulfur.

In the USSR in the early eighties he was. previous century was laid SG-3 - Kola ultradeep. Its predecessors were in the middle of Russian super-deep SG-1 and SG-2 - BIIKZHALSKAYA and Aralsorskaya.

For the next attempt to penetrate into the depths of Geospace not just chose a place just on the Kola Peninsula. As if to facilitate access to lower floors of the celestial bodies, the destructive force of ice, wind and water for the final hundred million years completely stesana 15-km thickness of the continental crust. In some areas right on the square face ancient crystalline rocks of the Baltic Shield. Scientists report that there might stumble on the stone age of 2 billion years old! So the mantle as it is close.

Do not think that here everything went swimmingly. Difficulties enough. One of the key - not so well off vertical more than foreseen. (For the SG-W has been provided for the deviation of no more than a degree at any of the 15 km depth). Note parallel, that Americans have to "Bertha Rogers' face had gone in the direction of 25 degrees.

I-e 2 kilometers drillers managed to stay "normal", putting on turbodrill special interests with pobeditovymi tips, which are rigidly propped on the wall of the trunk. However, when culling was in cavernous zone, when all around now and then started dating emptiness centering was not much to rely on, and they "hung in the air."

Again, bring the well on a straight road managed by the turbine deflector. This device is supplied with the telemetry system, which instantly caught the smallest deviation from the vertical, helped drillers to keep on course. "

Since they had been relatively quiet build pipe string for a few more kilometers. Then suddenly a fresh incident: deep in the whole bunch of tubes with drills at the end acted like a super-long spring, the rigidity lost due to excessive lengths. At the turn of the columns in the mouth, that the idea must be correct curvature, "spring" bend only in the upper lobe of his own, remaining motionless at the bottom.

What? Researchers have tried several unsuccessful versions until stopped, finally, on one. Wedge decided to knock out a wedge, as the Russian proverb advises. To be exact, 1 decided to compensate the effect of different: spring - pendulum. Under the drills were mounted on a heavy, flooded lead pipe, which, acting like a plumb-line, tried to delay the drill vertical to the center of the planet ...

Естественно, всем хочется потрогать его руками - небольшой кусок камня, лишь что лежавший на многокилометровой глубине. Однако немедленно делать это опасно. Возможно обжечься. Там, внизу, недра хранили камень при 200-градусной температуре. И все-таки, чуточку выждав, трогают. Велико нетерпение: вот она, желанная добыча! Крупицы познаний, которые с подобным трудом добываются со столько большой глубины. О чем они говорят?

Сейчас в РФ работает специальное предприятие "Кольская сверхглубокая", которое продолжает работы по проведению исследований в этой уникальной скважине.

Промыслово-геофизические исследования в скважинах

Годы упорного усилий, миллионы руб. тратятся, естественно, вовсе не для того, чтоб потрогать неостывшие небольшие куски породы, лежавшие на многокилометровой глубине. Керны исследуют всеми имеющимися в распоряжении науки физико-химическими методами.

В скважину к тому же 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, мощь пород, выделить промежутки залегания продуктивных горизонтов, установить коллекторские свойства горных пород... Словом, каротаж позволяет ответить на сотни вопросов, интересующих специалистов.

Наверняка, по этой причине сейчас насчитывается свыше 40 разных методов каротажа - электрические, акустические, радиоактивные, индукционные... Однако хороший результат дает лишь их оптимальное сочетание.

К примеру, по электрическому сопротивлению пород достаточно четко возможно выявить продуктивные горизонты, на которых стоит искать нефть и газ. Эти исследования дополняются акустическими и индукционными измерениями, позволяющими по тому, как распространяются кругом скважины акустические колебания, как меняется индуктивность близлежащих пород, оценивать их нефтенасыщенность.

Термометрический каротаж позволяет исследовать 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, по законам физики, приводит к снижению его температуры.

На СГ-3 (см. предыдущую статью "Сверхглубокие скважины"), к слову, температурный каротаж задал много загадок. Поначалу температуры росли так медленно, что многие геофизики даже обозвали Балтийский щит "булыжником".

- Температурный режим в нем нарушен, говорили они, - щит пассивен, потому бесполезно искать здесь рудообразования или какие-то иные залежи полезных ископаемых...

И на самом деле, поначалу температура возрастала весьма медленно: на глубине 4 километра она составляла лишь только 40° С, впрочем по расчетам, давно обязана была составлять градусов пятьдесят-шестьдесят... Посему произошло 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 собственной 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 когда-то М. В. Ломоносов, и его слова не утратили собственного значения за прошедшие 2 с лишним столетия. Все, о чем мы говорили в этой главе - не более, чем инженерные средства проникновения в тайны природы. Главный же ключ к познанию таких тайн - человеческий здравый смысл.

При помощи этого универсального инструмента был открыт еще 1 метод, дающий возможность подвести итоговую черту под всеми другими методами исследования недр. Речь ведется о возможности "сделать недра прозрачными".

Естественно, эти слова нё нужно понимать фактически. Речь ведется о новом способе комплексного эксплуатации всех тех данных, о которых вы прочли раньше.

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

Day after day, city after year spun and spun drill bit. Sometimes it stopped. Not only after, to change crumbled away the hardest rocks, diamond teeth, but also to rise to the surface of the precious booty - a core, then carefully sawed out a small piece of the ancient Baltic Shield.

Naturally, everyone wants to touch his hands - a small piece of stone, but that was lying on the many kilometers deep. However, immediately make it dangerous. Perhaps burned. Down below, the subsoil stone kept at 200-degree temperature. And yet, after waiting a bit, touch. Veliko impatience: there she is, big game! Grain of knowledge that a similar difficulty comes from the many great depth. What do they say?

Now Russia is working a special company "Kola ultradeep", which continues to work on research in this unique hole.

Geophysical studies in wells

Years of hard efforts, millions of rubles. spent, of course, not in order to touch "warm" small pieces of rock lying at a depth of many kilometers. Cores explore all available to the science of physical and chemical methods.

In the well to the same lowered dozens sensitive sensors, devices, which tell researchers about the well-being of the earth's crust. Geophysical studies, which with the light hand of French specialists around the world called the borehole, or logging, and provide an opportunity for the entire length of the borehole to determine the lithological composition, the strength of rocks, to provide intervals of occurrence of productive horizons, to establish reservoir properties of rocks ... In short, logging allows you to answer hundreds of questions of interest to specialists.

Probably for this reason there are now over 40 different logging techniques - electric, acoustic, radioactive, induction ... However, a good result gives only an optimal combination.

For example, the electric resistance of the rocks quite clearly possible to identify the productive horizons, which is to look for oil and gas. These studies are complemented by acoustic and inductive measurements, allowing for the fact, as they are distributed around borehole acoustic vibrations, as changing the inductance of the surrounding rocks, to assess their oil saturation.

Thermometric logs allows to investigate the change of temperature along the borehole. These data allow us to decipher the subsurface temperature regime, to provide gas deposits, which are observed at the lowest temperatures. The fact that the adiabatic expansion of gas, according to the laws of physics, leads to lower its temperature.

On the SG-3 (see previous article "super-deep wells"), by the way, the temperature logging asked a lot of mysteries. Initially, the temperature rose so slowly that many of Geophysics even called them the Baltic Shield cobblestones.

- Temperature in it broken, they said, - the shield is passive, so no use looking here mineralization or some other mineral deposits ...

Indeed, initially the temperature rises very slowly: at a depth of 4 kilometers, it was only just 40 ° C, but estimated that long was bound to be degrees fifty or sixty ... Therefore an unexpected - the temperature, on the contrary began to increase at an accelerated pace and to the 11-mile juncture reached 200 ° C against the expected hundreds of small. What is it - a consequence of the ancient weathering of rocks? Or an ice compress, which for a long time concealed his own cap land in this area? .. While Geophysics versed in temperature phenomenon.

"Is a great deal to reach into the depths of the earth's mind, where the hand and eye of dosyagnut preclude character; fabrications wander in the underworld, to penetrate through the narrow cleft arguments, and the eternal night darkened things and act show on the sunny clarity ... '

So once wrote, MV Lomonosov, and his words have lost none of its own value in the past two-plus centuries. All what we said in this chapter - no more than engineering a means of entering into the mysteries of nature. Principal is the key to the knowledge of the mysteries - the human common sense.

With this versatile instrument has been opened even a method that gives an opportunity to draw the final line under all the other methods of investigation of mineral resources. It is about the possibility of "bosom make transparent.

Naturally, these words do not need to understand actually. It is about a new method of integrated operation of all the data that you have read before.

- With the transition to the knowledge of the deep horizons of the earth's crust - said about this well-known Soviet geologist NI Khitarov, - showing the results of geological investigations on the same plane is not enough. Looking for "bulk" geologic maps ...

Как всем неплохо известно, что на рядовых географических картах постоянно есть и III-е измерение - высота или глубина. Чем коричневатый цвет горного массива, тем, следовательно, выше тут горы. По тому же пути пошли и картографы подземных горизонтов. В роли основания они берут определенную глубину, к примеру 100 м или 100 километров, - это находится в зависимости от масштаба карты и от того, для каких в точности целей она предназначена. И далее все как на обычной географической карте - цветом выделяется повышение или понижение такого района сравнительно этажа моря.

Если мы, к примеру, будем рассматривать подобную карту Восточно-Европейской низменности, то увидим, что на ней преобладает зеленоватый цвет. Им выделены наиболее древние образования - протерозойские и архейские. Сверху него слой за слоем лежат более поздние, осадочные породы.

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

Подобная карта обобщает большое число сведений, накопленных геологией, в наглядном виде. На ней отыскали отражение все технологии исследования земных недр и прежде всего, разведочное бурение - как источник наиболее достоверных сведений.

Ну, а чтоб не нагромождать на одну карту слишком немало сведений, стали выполнять послойные разрезы. Их возможно сравнить, пожалуй, с поэтажными планами огромного небоскреба. Бессмысленно ведь показывать расположение помещений любого уровня на одном общем плане - никто, наверное, ничего не поймет. Вот так и послойные геологические карты. Для той же Восточно-Европейской платформы их будет издано в районе тридцати.

Вероятно, из них когда-нибудь синтезируют и общую карту, использовав для данного технологии голографии и помощь современной вычислительной оборудования. И тогда геологи на самом деле увидят собственными глазами прозрачную Землю, смогут до тонкостей понять ее строение, досконально определят запасы полезных ископаемых.

Эксплуатационное бурение

О множества вопросах, связанных с техническими проблемами при разведочном бурении, мы говорили раньше. В этом выпуске я желал бы слегка осветить особенности м/у бурением разведочных и эксплуатационных скважин.

Условно процесс ВОЗВЕДЕНИЯ скважины (по всем классификациям данный вид деятельности, как бурение, относится к строительству) делится на подобные этапы: подготовительные труды, вышкомонтажные труды, бурение и крепление, испытание. Эти этапы выделяются при возведении как разведочной, так и эксплуатационной скважины. Однако в чем их различие, давайте посмотрим внимательнее.

Подготовительные труды - это возведение базы, на коем будет поставлена буровая установка, прокладка подъездных дорог. Обычно, 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 возможно ждать и бурением одной скважины не ограничиваются. Однако возводить под каждую скважину площадку и бурить скважину без отклонения от места забуривания весьма накладно. По этой причине при эксплуатационном бурении поступают так: с одной площадки бурится несколько скважин и используется так называемое наклонно-направленное бурение. При подобном бурении ствол скважины существенно отклоняется от того места, где начиналось бурение и подобное отклонение может достигать от сотен м до ряда километров. Так как на одном основании необходимо размещать несколько скважин, аналогично площадка обязана быть большего размера. Помимо того, если скважины бурятся с одной площадки, то было бы хорошо не разбирать буровую установку после бурения очередной скважины, а перетаскивать ее для бурения следующей скважины. Сейчас подобное перемещение производят по специально проложенным рельсам.

По сути дела при бурении разведочных и эксплуатационных скважин используются разные типы буровых установок. По большей части из-за данного различается II этап возведения скважин - вышкомонтажные труды. На этом этапе выполняется перевозка буровой монтажа, ее монтаж, проверка труды, проведение необходимых коммуникаций (трубопроводов, ЛЭП). К тому же транспортируется и монтируется нужное дополнительное оснащение, дизельные станции, жилой городок, в коем позже будут жить буровики.

Чаще всего, когда на участке начинается эксплуатационное бурение, это участок уже обустроен: проведены все коммуникации, проложены дороги. Разведчикам же приходится добираться до места работ на вертолетах и по зимним дорогам, которые тают в летнее время. В данных условиях ни о каких линиях электропередачи речи не идет. В общем случае все буровые станки, предназначенные для разведочного бурения, работают от установок дизельного привода, чем различаются от установок эксплуатационного бурения, которые более ориентированы на привод от электричества. Впрочем бывают исключения, когда на участке ведется эксплуатационное бурение, однако электричество туда не проведено. В этом случае на площадке устанавливают мощные дизельные электростанции, вырабатывающие электроэнергию, от коей работают буровые монтажа.

В Западной Сибири сейчас самыми распространенными буровыми установками для эксплуатационного бурения являются буровые монтажа БУ-3000 ЭУК, выпускаемые екатеринбургским предприятием "Уралмаш".

Процесс бурения эксплуатационных скважин так же отличается от бурения "разведок". Наиболее основное различие заключается в том, что почти все эксплуатационные скважины являются наклонно-направленными, а разведочные - вертикальными.

Есть еще и горизонтальные скважины. Они также имеют отношение к эксплуатационным скважинам. У горизонтальных скважин последняя колонна входит в продуктивный пласт под наклоном и после проходит горизонтально по пласту. Это дает возможность достичь большей территории соприкосновения обсадной трубы и продуктивного пласта.

As required, represents such a map? Method inzhnerov-designers, who represent the volume on the plane with 3 projections of one piece, in this situation is not suitable, the structure of geological structures at times so difficult that in 3 projections wonder confused. Then geologists decided to benefit from the experience of geographers.

As is well known that the ordinary maps always have, and III-e dimension - height or depth. What is a brownish color rock mass, so, consequently, higher then the mountains. Along the same route they went and cartographers aquifers. In the role of reason they take a certain depth, eg 100 meters or 100 kilometers - that depends on the scale of the map and on the purpose for which the exact purpose it was intended. And further, as all the usual geographic map - highlighted in the increase or decrease such area is relatively floor of the sea.

If we, for example, we consider such a map of the East European Plain, we see that it dominates a greenish color. They identified the most ancient of Education - Proterozoic and Archean. Above him layer upon layer of lies later, sedimentary rocks.

The deeper sedimentary rocks located under the surface of the crystalline basement, the darker green on the map. In those places where the foundations rose above the sea floor, went to the surface, the color map is a light orange. It marked Timan, Ukrainian, and we are already familiar Baltic shield.

This map summarizes a large number of data accumulated by the geology in a visual form. She found a reflection of all technology research subsurface and above all, exploratory drilling - as the most reliable source of information.

Well, so do not pile up on one card too much information, began to perform layered cuts. They can be compared, perhaps, with floor-plans huge skyscraper. Pointless fact shows the location of the premises at any level in a common plan - no one probably will not understand anything. That's how layered geological maps. For the same East-European platform they will be issued in the thirties.

Probably one someday synthesize and overall card used for the technology of holography and the help of modern computing equipment. Then geologists actually see with my own eyes a transparent Earth, able to understand the intricacies of its structure, thoroughly identify mineral deposits.

Development drilling

On the set of issues related to technical problems with the exploration drilling, we spoke earlier. In this issue I would like to gently illuminate the particular m / s from drilling exploratory and development wells.

Conventionally, the process of building wells (for all classifications of the activity as drilling, relates to the construction) is divided into these stages: preparatory works, rig building works, drilling and fixing, test. These stages are distinguished during the construction as exploration and production well. However, what is the difference between them, let's look more closely.

Preparatory works - construction of a base, means will be placed on the drilling rig, construction of access roads. Typically, exploratory wells drilled single. The task of exploration well - "feel" the interior within a particular locality. When the decision on drilling for oil field production wells have already known that it is possible to wait and drilling of one well is not limited. However, to build under each well pad and drill hole without deviation from the drill site is very expensive. For this reason, production drilling do this: on the one site drilled several wells and is used by so-called directional drilling. In such drilling, borehole substantially deviates from the place where the drilling began, and such deviation may reach hundreds of meters to several kilometers. Since on the basis of a need to place some wells, the same court is bound to be bigger. In addition, if the wells are drilled from one site, it would be good not rig after drilling another well, and drag it to drill the next hole. Now a similar movement produced by the specially built tracks.

In fact, the drilling of exploratory and development wells used different types of drilling rigs. For the most part because of the different phase II construction of wells - rig works. At this stage, the drilling carriage assembly, its assembly, test papers, the necessary utilities (pipelines, power lines). In addition, transported and installed the necessary additional equipment, diesel station, a residential town in no later live drillers.

Most often, when the site begins drilling, is an area already established: all communications are carried out, the roads. Scouts also have to report to work on helicopters and on the winter roads that melt in the summer. Under these conditions, nor of any power lines of speech does not go. In general, all the drills, designed for exploration drilling, work from installations diesel drive, how do they differ from the drilling units, which are more oriented to drive on electricity. But there are exceptions, when the site is drilling, but electricity is not held there. In this case, the court set the powerful diesel power plants that generate electricity from the way work drilling assembly.

In Western Siberia, is now the most common rigs for drilling are drilling rig assembly EUK-3000 produced Yekaterinburg now Uralmash.

The process of drilling wells is as different from the drilling "intelligence". The most basic difference lies in the fact that almost all the production wells are directional, and exploration - vertical.

There is also the horizontal wells. They are also relevant to the wells. In horizontal wells in the last column is included in the reservoir at an angle and then passes horizontally through the reservoir. This makes it possible to achieve much of the contact casing and productive formation.

Отклонение в ходе бурения достигается за счет включения в компоновку бурящей части (м/у бурильной трубой и турбобуром) так называемого кривого переводника.

Он просто соединяет бурильную трубу и турбобур, однако при том концы переводника располагаются под небольшим углом (1-2 градуса) сравнительно друг друга, что позволяет придавать скважине отклонение в ходе бурения. В этом процессе весьма велика роль технолога, который должен верно сориентировать компоновку при сборке и спуске. Хотя, каким бы классным специалистом не был технолог, никто не ограничивается доверием к его мастерству. При бурении наклонно-направленных скважин (и тем паче горизонтальных) используют особые навигационные системы, которые позволяют отслеживать местоположение долота. В состав компоновки низа бурильной колонны включают особый прибор, который замеряет нужные характеристики и передает их вверх, где они регистрируются и расшифровываются. Любопытен метод передачи их вверх - ч/з буровой раствор. Прибор, находящийся внизу производит толчки, которые передаются ч/з весь столб бурового раствора вверх.

Испытание эксплуатационной скважины также отличается от испытания разведочной скважины. Чаще даже у эксплуатационных скважин этот этап называется освоением. Чаще всего, у разведочных скважин испытывают несколько продуктивных объектов, начиная с самого нижнего. Позже испытанный объект изолируется путем установки так называемого цементного моста и производится испытание следующего объекта.

Самой главной операцией при испытании является перфорация - пробивание обсадной трубы в промежутке соприкосновения с продуктивным пластом. Для проведения этой операции в скважину спускают перфоратор, в который заложены особые заряды. Перфоратор устанавливается на уровне продуктивного пласта в скважине и на него подается сигнал, который генерирует взрыв направленных зарядов. Заряды пробивают обсадную колонну, цемент за ней, и создают дополнительные трещины в нефтеносной породе. Чем лучше перфорационные заряды, тем более проникающих трещин они создают в продуктивном пласте. Однако нередко в эксплуатационных скважинах проведением перфорации не ограничиваются и проводят так называемый гидроразрыв пласта (ГРП). Суть этой операции находится в закачке под крупным давлением в скважину жидкости, которая создает дополнительные трещины в продуктивном пласте. Глубина этих трещин может достигать некоторого количества м.

Еще одним отличием разведочного и эксплуатационного бурения является объем проводимых промыслово-геофизических исследований в скважинах. В разведочных скважинах проводят огромной объем всевозможных исследований, в эксплуатационных же пытаются ограничиться лишь самыми необходимыми. Стоимость промыслово-геофизических исследований в разведке может в десятки раз превышать затраты на геофизиков по эксплуатационной скважине.

Газлифтный и фонтанный способы добычи нефти

Затем как скважина пробурена и освоена, требуется начать добывать из нее нефть. Впрочем требуется подчеркнуть, что не из всех даже эксплуатационных скважин добывается нефть. Существуют так называемые нагнетательные скважины. В них наоборот закачивается, лишь не нефть, а вода. Это требуется для использования месторождения в целом. Об этом мы поговорим попозже.

Наверняка, у массы из Вас отложились в памяти кадры из старых советских кинофильмов о I-х добытчиках сибирской нефти: буровая установка, сверху бьет фонтан, вокруг бегают веселые люди и умываются I-ой нефтью. Требуется подчеркнуть, что с того времени немало что изменилось. И если теперь у буровой вышки появится фонтан нефти, то у нее будет бегать немало людей, однако лишь они не будут радоваться, а более будут озабочены тем, как предотвратить этот экологически вредный выброс. Так или иначе то, что было показано на экране - нефтяной фонтан. Нефть располагается под землей под подобным давлением, что при прокладке к ней пути в виде скважины она устремляется на поверхность. Чаще всего, фонтанируют скважины лишь в начале собственного жизненного цикла, т.е. немедленно после бурения. Ч/з некоторое время давление в пласте понижается и фонтан иссякает. Естественно, если бы на этом прекращалась эксплуатация скважины, то под землей оставалось бы более 80% нефти.

В ходе освоения скважины в нее опускается колонна насосно-компрессорных труб (НКТ). Если скважина эксплуатируется фонтанным способом, то на поверхности устанавливают специальное оснащение - фонтанную арматуру.

Не будем разбираться во всех деталях этого оснащения. Отметим лишь, что это оснащение требуется для управления скважиной. При помощи фонтанной арматуры возможно регулировать добычу нефти - уменьшать или совсем остановить.

Затем, когда давление в скважине уменьшится, и скважина начнет давать совсем мало нефти, как посчитают эксперты, ее переведут на иной метод использования.

При добыче газа фонтанный метод является основным.

Газлифтный метод добычи нефти

После прекращения фонтанирования из-за нехватки пластовой энергии переходят на механизированный метод использования скважин, при коем вводят дополнительную энергию извне (с поверхности). Одним из этих способов, при коем вводят энергию в виде сжатого газа, является газлифт.

Газлифт (эрлифт) - система, состоящая из эксплуатационной (обсадной) колонны труб и опущенных в нее НКТ, в которой подъем жидкости производится при помощи сжатого газа (воздуха). Время от времени эту систему называют газовый (воздушный) подъемник. Метод использования скважин при том называется газлифтным.

По схеме подачи от вида источника рабочего агента - газа (воздуха) различают безкомпрессорный и компрессорный газлифт, а по схеме действия - непрерывный и периодический газлифт.

Рисунок 13.2.

В затрубное пространство нагнетают газ высокого давления, в итоге чего уровень жидкости в нем будет понижаться, а в НКТ - повышаться. Когда уровень жидкости снизится до нижнего окончания НКТ, сжатый газ начнет поступать в НКТ и перемешиваться с жидкостью. В итоге плотность подобный газожидкостной смеси становится ниже плотности жидкости, поступающей из пласта, а уровень в НКТ будет повышаться. Чем более будет введено газа, тем менее будет плотность смеси и тем на крупную высоту она поднимется. При непрерывной подаче газа в скважину жидкость (смесь) поднимается до устья и изливается на поверхность, а из пласта всегда поступает в скважину новая порция жидкости.

At the stage of the test borehole casing pipe breaks in the area of contact with the productive layer. In horizontal wells production rate far exceeds the production rate of ordinary wells.

Deviation during drilling is achieved by the inclusion of the layout of the storm (m / s from the drill pipe and drills), so-called bent sub.

It simply connects the drill pipe and turbodrill, but with the ends of the sub located at a slight angle (1-2 degrees) relatively to each other, that allow users to hole deviation during drilling. In this process a very large role of technology, which should surely guide the layout in the assembly and descent. Although, no matter how cool the specialist was not a technologist, no one is limited confidence in his skill. During the drilling of directional wells (horizontal and even more so) use special navigation systems that track the location of the drill bit. The structure of the lower part of drill string includes a special device that measures the desired characteristics and passes them up where they are registered and deciphered. It is a curious method of transferring them up - c / o drilling mud. The device, located at the bottom produces aftershocks, which are transmitted c / o the entire mud column up.

The test production well is also different from the testing of exploration wells. Most often, even in wells that stage is called development. Most often, the exploratory wells have several productive sites, starting with the lowest. Later tested object is isolated by setting the so-called cement bridge and test of the next object.

The most important operation in the test is perforation - penetration of the casing in the interval of contact with the productive layer. To carry out this operation in the hole put down punch, which laid special charges. Hammer set at a level of reservoir in the well and it sounds, which generates an explosion sent the charges. Charges pierce the casing and cement over it, and create further cracks in the oil-bearing rock. The better the perforating charges, the more penetrating cracks they create a reservoir. However, often in the wells are not limited to the holding of perforation and a so-called hydraulic fracturing (frac). The essence of this operation is to inject a large pressure in the well fluid, which creates additional cracks in the reservoir. The depth of these cracks can reach a certain number of hours

Another difference between the exploration and development drilling is volume conducted geophysical studies in the wells. In exploratory wells spend a huge amount of various studies, operating as trying to limit to only the most necessary. The cost of geophysical studies in the exploration may exceed ten times the cost of geophysicists from wells.

Gas-lift and flush methods of oil

Then, as the well drilled and mastered, you want to start to produce oil from it. Still want to emphasize that not all of the even wells to extract oil. There are so-called injection wells. They injected the contrary, not only oil and water. This is required to use the field as a whole. This will be discussed later.

Sure, the masses of you deposited into your shots from the old Soviet movies about I-x miners Siberian oil: drilling rig, top fountain of around gay people running around and wash I-th oil. Need to emphasize that since that time a lot has changed. And if now the rig will be a fountain of oil, it will have to run a lot of people, but only they will not be happy, but more are concerned about how to prevent this environmentally harmful emissions. Either way that was shown on the screen - gusher. Oil is under the ground under such pressure that when laying her way as well, she rushes to the surface. Most often, only a flowing well in the beginning of its own life cycle, ie immediately after drilling. B / h while the pressure in the reservoir drops and the fountain dries up. Of course, if stopped on this sucker, it would have remained underground for more than 80% of oil.

In the course of the development wells it descends column tubing (tubing). If the well is operated flowing manner, the surface shall establish special equipment - Christmas tree.

We will not understand all the details of this equipment. We only note that this equipment is required for well control. With the Christmas tree may regulate oil production - to reduce or completely stop.

Then, when the pressure in the well decreases, and the well will begin to give very little oil, as the experts will consider, it will be switched to another method of use.

When gas production is the main method of the fountain.

Gas-lift method of oil

After the termination of the Fountain of the lack of reservoir energy is converted to a mechanized method of use of wells, with no additional energy is introduced from outside (surface). One of these methods, when no energy input in the form of compressed gas, a gas-lift.

Gas Lift (airlift) - a system consisting of the operational (casing), the pipe string and lowered it into the tubing, in which the rise of the liquid produced by compressed gas (air). From time to time, this system is called the gas (air) lift. Method of wells on the gas lift is.

Under the scheme the filing of the type of source of the working agent - gas (air) distinguish bezkompressorny and compressor gas-lift, and the scheme of action - a continuous and periodic gas-lift.

Figure 13.2.

In the annulus pump high-pressure gas, eventually bringing the level of liquid in it will fall, and in the tubing - to rise. When the liquid level will drop to the lower end of the tubing, compressed gas begins to flow in the tubing and mixed with liquid. As a result, the density of such gas-liquid mixture is lower than the density of the liquid coming from the reservoir, and the level in the tubing will increase. The more gas will be introduced, the less density of the mixture and thus to a large height, it rises. When a continuous supply of gas to the borehole fluid (mixture) climbs to the mouth and poured on the surface, but always comes from the reservoir into the well, a new portion of the liquid.