7.2. ОСОБЕННОСТИ ПОИСКОВО-РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ И ОСВОЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА НА ШЕЛЬФЕ
Морская среда включает следующие элементы, влияющие на организацию и проведение поисково разведок ных работ:
— водную массу, заключенную между двумя границами раздела—поверхностью дна водоема и поверхностью водной массы;
— глубину моря, г. е. толщину слоя водной массы, заключенной ме жду упомянутыми i раницами;
— ветры, волнение, течения:
— льды, как неподвижные, так и дрейфующие под действием силы ветра и течений:
— про мрачность воды
— устойчивость дна;
— развитие современных осадков;
— наличие подводной растительности,
С опряженность подземного и донного рельефа, обусловленная синхронностью исторического развития прибрежных частей суши и моря, приводит к таким региональным закономерностям. как:
1) увеличение глубин залегания пластов:
2) нарастание термобарических параметров;
3) измельчение терригенного материала:
4) увеличение глинистости пород-коллекторов:
5) увеличение отсортированное™ и однородности зерен;
6) направленное изменение минерального состава пород:
7) развитие аномально-высоких пластовых (поровых) давлений и др.
Вышеуказанные природные факторы вызывают опроде-. 1енныс технологические следствия создающие специфи ку морских неф гегазопоиековых работ и освоения месторождений нефти и газа. К ним можно отнести:
I Транспортные, топографические и юридические проблемы:
1) создание портовых баз,
2) организация специального флота:
3) использование геолого-геофизическими организациями сведений о навш ации как каротажного, так и океанического плавания;
4) топографо-геодезические работы и привязка пунктов наблюдений;
5) юридическое обоснование границ района работ {'Конвенция о континентальном шельфе". Женева. 1958 г.; Конвенции ООН. 1982 г.: "О континентальном игельфе", "Об открытом море" и др )
II Стадийность, этапность и комплексность поиекиво-разведочных работ:
1) аэрофотосъемка и геокосмические наблюдения;
2) геоморфологические исследования
3) изучение осадков дна моря;
4) гео- и гидрохимические исследования;
5) водолазные работы и картирование морского дна;
6) картировочное бурение с плавсредств;
7) геофизические методы поисков и разведки;
8) прямые методы выявления залежей;
9) структурное и разведочное бурение;
10) геофизические исследования скважин.
III. Организация бурения поисково разведочных скважин:
1) надводное бурение с опирой на дно;
2) надводное бурение без опоры на дно (наплавное);
3) подводное бурение с опорой на дно (надонное);
4) подземные выработки (в том числе, скважины);
5) наклонно-направленное и горизонтальние бурение.
IV. Организация промыслового хозяйства:
1) на отдельных морских основаниях;
2) на эстакадах (автономных и неавтономных);
3) на засыпной территории или дамбах:
4) подземное
V. Учет ограниченности сроков разведки и разработки:
1) ускоренный переход от поисков ой стадии к разведке путем бурения опережающих глубоких скважин;
2) доразведка путем бурения опережающих добывающих скважин;
3) опережающий ввод в эксплуатацию разведочных скважин;
4) ускоренное комплексное исследование скважин;
5) антикоррозионная защита металлических сооружений;
6) экологическая безопасность
Рассмотрим некоторые из вышеуказанных проблем более подробно
Относительно юридических вопросов освоения шельфа следует указать, что существуют следующие
разделы международного права , которые необходимо соблюдать;
1) Международное публичное морское право.
Это право определяет международный статус моря: внутренние. национальные и территориальные воды (например, во Франции территориальные воды составляют 3 морские мили, или 5,6 км — для рыболовства и 10 км — для нейтралитета), прилегающую зону таможенного надзора (12 морских миль, или 22 км), открытое море, а также обязанности путешествующих по морю.
При работе на внутренних и территориальных водах буровая платформа и обстуживаюгцие суда подчиняются законам I оеударства, которому эти воды принадлежат,
Значительную часть открытого моря занимают экономические зоны приморских государств, находящиеся под юрисдикцией как национальных законов, так и конвекции ООН по морскому праву Эти зоны как правило, простираются на 200 морс ких миль;
2) Административное морское право;
3) Коммерч еское морское право;
4) Международное частное морское право.
Разведка и разработка подводных нефтяных и газовых месторождений являются объектами, относящимися к компетенции международного морского права, если они осуществляются за пределами территориальных вод Прибрежное государство обладае г определенными правами на континентальный шельф, под которым понимаются поверхность и недра морского дна. простирающиеся до глубины 200 м или даже до большой глубины, на которой еще возможна разработка природных ресурсов, что практически совпадает с экономической зоной открытого моря.
Поиск, разведка и разработка морских месторождений нефти и газа с помощью скважин мо1ут быть осуществлены одним из следующих способов:
а) осушением дна моря сплошной засыпкой прибрежной акватории или же постройкой заградительной дамбы с последующей откачкой воды;
б) бурением наклонных и горизонтальных скважин с берега в сторону моря:
в) строительсгвом индивидуальных металлических или железобетонных оснований для бурения одиночных скважин или их кустов;
г) строительством эстакад как связанных с берегом, так и автономных, сооружаемых из металлических или железобетонных конструкций;
д) бурением скважин с полупогружных или плавучих буровых установок с последующим монтажом устьевой арматуры на дне моря;
е) подводным р а збу р ив а ние м из специальных камер, монтируемых на дне моря;
ж) подземным разбуриванием залежей из специальных камер, соединенных туннелями.
Для участков мелководья и прибрежных акватории с глубиной не более 35-40 м разведка, разбуривание и освоение морских нефтяных и газовых месторождений наиболее эффективны с индивидуальных платформ или эстакад Об этом свидетельствует опыт освоения месторождений Апше-ропекого и Бакинского архипелага на Каспии. Мексиканского залива и др 11редельной для индивидуальных ос новаций ( читается глубина моря 300-350 м (Мексиканский залив), более распространены глубоководные основания до отметки 200-250 м, сооруженные па Северном и Каспийском морях
Однако стационарные основания и эстакады, несмотря на ряд преимуществ, имеют и недостатки:
— отсутствие водозащитных ограждений;
— ограниченный срок службы гидротехнических сооружений, не превышающий 20 лет
— ограниченная связь индивидуальных оснований и автономной эстакады с берегом;
— влияние гидрометеорологических факторов на весь хо/ { работ на основании или на эстакаде:
— большой расход металла:
высокая стоимость гидротехнических сооружений, зависящая, в основном, от глубины моря.
Таким образом, в разведочном бурении сооружение глубоководных оснований норациональни. так как при отрицательных результатах стоимость оснований не возмещается. Значительную экономию средств создает бурение кустов наклонно направленных (горизонтальных) скважин Например, на Каспии сооружены площадки, с которых пробурено от 16 до 30 скважин. Рекордной является английская платформа "Тиса", рассчитанная на бурение 60 скважин при глубине 160 м.
Перспективным оказалось использование самоподъемных установок, букс ируемых на плаву и установленных в месте заложения разведочной скважины Глубина моря, доступная для таких установок, колеблется от 15-25 до 70-80 м.
На Каспийском морс широко применяются полупогруж-ньге in гавучие буровые установки типа "Шельф", Так, ус ганов-ка "Шельф-1" имеет длину около 100 м при такой же высоте Ее водоизмещение составляет 12 тыс. т, мощность бурового оборудования 3700 кВт. С помощью этой установки бурят скважины глубиной 6 км при глубине моря до 200 м и при волнении до 6 баллов.
В то же время использование полупо1 ружных буровых установок также не лишено многих недостатков, присущих стационарным основаниям. Это — их громоздкость, малая маневренность, зависимость от сильных ветров
Дня работы па больших глубинах используются специальные суда, которые системой якорей или двигателей могут быть зафиксированы в неподвижном положении при глуби-нах моря в сотни и тысячи метров.
Весьма перспективно бурение скважин с плавучих буровых установок с размещением ус тьевой арматуры на дне моря (подводное заканчивание), что повышает надежность антикоррозионной защиты, предохраняет оборудование от влияния ветровой и волновой нагрузок, возникновения пожара, а также устраняет помехи для нормального и безопасного судоходства. Кроме того- в таких морях, как Северное, устьевое оборудование предохраняется от разрушительного действия льда. Но с другой стороны, чрезвычайно трудно вееги борьбу с выбросом, а также производить текущий и капитальный ремонты, если устье скважины расположено под водой. При эксплуатации таких скважин используются подводные роботы и дистанционное управление.
При бурении скважин на акваториях используют различные системы размещения поисково-разведочных скважин (СПРС); точечную, линейную, площадную и объемную.
Точечный тип включает такие случаи, как расположение отдельных скважин в своде складки, размещение скважин на отдельных изолированных блоках структуры, на смещенных сводах, оконтуривающих скважины и др.
Линейный (профильный) тип включает такие варианты, как расположение скважин по профилям: ориентированным вкрест простирания структуры, по двум взаимно перпендикулярным, по диагональным, по пересекающим зоны ВНК или ГВК, по зигзагообразным и др.
Площадной тип можно подразделить на случаи разме щения скважин по различным сеткам: треугольной, равномерной (квадратной), кольцевой, случайной и др.
Объемный тип включает четыре разновидности; системы сверху-вниз и снизу-вверх, наклонно направленное (горизонтальное) бурение и бурение многоствольных скважин. Объемная СПРС используется для разведки многопластовых месторождений или месторождений с большим этажом нефтегазоносности, а также для разведки структур, находящихся в осложненных горно-геологических условиях, особенно на акваториях
Завершением поисково-разведочных работ являются подсчет запасов нефти и газа, экономическая оценка месторождения, опытно-промышленная эксплуатация основных нефтегазоносных объектов, подготовка исходных данных для составления технологической схемы или проекта разработки.
Хотя методы оценки ресурсов нефти и газа под дном морей и океанов не должны отличаться от методов, применяемых на суше, однако более слабая изученность недр под морскими акваториями и малая информационная насыщенность геолого-геофизического банка данных, а также трудности получения дополнительной информации в процессе i [роведе-ния поисково разведочных работ в море делают сдвиг в сторону косвенных методов оценки запасов, основанных на геологических аналогиях либо с сопредельной сушей, либо с уже изученными акваториями.
Одним из ос новных методов прогнозной оценки ресурсов углеводородов в недрах является метод аналогии между
где 0Пр — прогнозная оценка запасов нефти и газа;
SnP — возможная продуктивная площадь;
Sg — нефтегазоносная площадь эталонного участка;
Оэ — запасы нефги и газа эталонного з^частка;
К — коэффициент аналогии эталонного и расчетного участков.
По этой формуле рассчитывают количества нефти и газа для отдельных: зон или участков, которые затем суммируют.
Существующий метод прогнозной оценки по аналогии с эталонным участком недостаточно точный, поскольку он не учитывает многих индивидуальных закономерностей, таких как распространение ловушек того или иного типа; изменение геологических параметров (пористость и мощность пород, плотность размещения ловушек и т. д.) в зависимости от особенностей строения и положения перспективных зон или участков относительно тектонических элементов более высоких порядков; ширина перспективной зоны нефтегазоносное™.
Для устранения этих недостатков расчет ведут по формуле, учитывающей многие параметры как эталонной, так и прогнозной площадей:
где Fnp — прогнозная площадь промышленного нефтегазонакопления;
q3 _ удельная плотность запасов углеводородов на единицу площади эталонного участка;
К — коэффициенты несоответствия сравниваемых параметров на оцениваемом и эталонном участках: мощности продуктивной толщи (К,,), пористости (Кп), мощности коллекторов (Кс), градиентов мощности (КТ), полезной площади ловушек (Кл), локальных с труктур (Ка_).
эталонным и расчетным участками Расчет ведется по формуле
Для прогнозной оценки ресурсов нефти и г аза можно также применять методы гео мет ризации ловушек. Построив по данным морской сейсморазведки объемные изображения ловушек можно отождествлять их в целом или по отдельным частям с определенными геометрическими фигурами, что позволит в конечном итоге рассчитать объем ловушки:
где Оъ — запасы нефти и газа эталонной ловушки;
Vnp и V3 — объемы оцс ниваемой и эталонной ловушек по геометрической фигуре, аналогичной эталонной ловушке: тпр и Шэ — пористость коллекторов в оцениваемой
и эталонной ловушках. Когда ловушка не поддастся геометризации расчет можно проводить по формуле
где Q3 — удельные запасы углеводородов гга единицу
площади эталонной ловушки;
Snp — площадь оцениваемой ловушки Нпр и Яэ — мощности коллекторов в оцениваемой и эталонной ловушках; Gnp и Ga — градиенты мощности коллекторов в оцениваемой и эталонной лопушках: тпр и Шэ — пористость коллекторов в оцениваемой
и эталонной ловушках. Существует много различных способов оценки прогнозных ресурсов уг леводородов (УВ). С целью повышения надеж ности получаемых оценок предлагается испольяовать также объемный способ подсчета запасов применяемый обычно для определения запасов промышленных категорий;
где Q — балансовые (геологические) запасы нефти т; S — площадь нефтегазоносности, м2; h — нефтепасыщенная мощность пласта (залежи), м; Кп — открытая пористость; Кн — коэффициент нефтеносности: р — плотность нефти на поверхности, т/м3; Ь — объемный коэффициент пластовой нефти