Розвідка нафти

Вже в першому десятилітті 20-го століття ніхто не ризикував бурити розвідувальну свердловину без попереднього геологічного обгрунтування. Так поряд з нафтодобувачами з'явилася нова професія - нефтеразведчік.

Більшість великих нафтовидобувних фірм і концернів обзавелися власними геологічними службами або всякий раз зверталися по допомогу до геологам-консультантів. Широке поширення набула геологічна зйомка. Людина з молотком і рюкзаком проходив по місцевості, збирав зразки гірських порід, описував характерні виходи гірських пластів на поверхню ... А потім на підставі отриманих даних складалася геологічна карта району, що дозволяє судити не тільки про поверхневому рельєф місцевості, а й про характер залягання гірських пластів під ній.

І результати не забарилися позначитися. Якщо раніше нафту давала в кращому випадку одна свердловина з 10 або навіть з 20, то з свердловин, пробурених з урахуванням геологічних прогнозів, у США, наприклад, виявилися продуктивними 85%.

Авторитет геологів зріс настільки, що кожен поважаючий себе американець обов'язково консультувався з фахівцем при купівлі земельної ділянки. І це було далеко не зайвим: землевласники частенько вдавалися до різного роду махінації щоб підвищити ціну землі. Наприклад, на очах у покупця зі свердловини починали качати нафту, маслянисті плями зустрічалися по всій території ... І лише досвідчений погляд фахівця міг визначити, що ці плями зроблені спеціально, а нафту в свердловину налита напередодні.

І в наші дні, незважаючи на розвиток нових методів геологічної розвідки, польова робота геологів не втратила свого практичного значення. З року в рік кожну весну в різні країни планети відправляються геологічні експедиції. У пошуках корисних копалин вони «прочісують» п'ядь за п'яддю найвіддаленіші куточки.

Втім, і тут бувають виключення. Нові родовища можуть бути відкриті і там, де, здавалося, і шукати нічого. Так було встановлено, що велике нафтове родовище знаходиться під (в буквальному сенсі) Парижем - столицею Франції.

Але такі випадки, звичайно, рідкісні. Найчастіше геологи відправляються все-таки в «полі». Так за традицією називається виїзд в необжиті місцевість, хоча «полем» може виявитися і тайга, і тундра, і пустеля ....

День за днем геологи виходять на маршрути, ретельно вивчають гірські породи, що виходять на поверхню, скам'янілі рештки доісторичних тварин і рослин, копають шурфи і розчищають пошукові канави, щоб видніше було будова пластів. Робота ця не романтична, але й дуже складна. Хліб романтики часто виявляється чорним: тільки з боку здається, що ночувати в наметах, обідати біля вогнища -- дуже веселе заняття. Одна справа - вихід на природу, на пікнік, на день-два, від сили на тиждень, і зовсім інша - жити таким життям довгі місяці. І не просто жити, а напружено працювати, переносити великі фізичні навантаження.

Але така робота дуже потрібна. Адже на підставі зібраних даних, за результатами подальшої камеральної обробки, геологи складають геологічну карту, на якій зазначаються всі можливі залягання корисних копалин. Потім, як це часто буває, по слідах геолога-першопроходця йдуть люди багатьох інших спеціальностей - буровики і дорожники, монтажники та промисловики ... У безлюдному місці виростає ліс вишок, селище, а то й місто.

«Згори видно все»

"Лицем -на-віч обличчя не побачити - велике бачиться на відстані », - сказав поет і потрапив, що називається, в яблучко. Вже перші космічні польоти показали: піднявшись вгору на кілька сотень кілометрів вдається побачити те, чого ми ніколи не можемо розглядати у себе під ногами - будова земних надр, зазвичай прихованих під покривом грунту, під верхніми шарами пухкими.

Яку користь це може принести говорить хоча б такий факт. Льотчик-космонавт СРСР Олег Макаров, виїжджаючи на зустріч з мешканцями Салехарда, прихопив з собою в як сувенір фотографію околиць цього міста, зняту з борту корабля «Союз-22». Зустріч пройшла успішно, але коли Макаров підніс господарям свій подарунок, пролунав несподіваний питання:

-- Скільки коштує цей знімок?

Макаров здивувався:

-Анітрохи. Це подарунок.

Однак запитувати (це був один з геологів) не вгавав:

-- А фотографію можна дешифрувати?

-- Так, - відповів Макаров. -Якщо хочете, можна точно встановити, коли і за яких обставин вона була зроблена ...

Тут геолог полегшено зітхнув і посміхнувся:

-- Спасибо. Ви щойно подарували нашому місту двадцять мільйонів рублів!

Саме в цю суму обійшлися б аерофотозйомка і наступна дешифрування фотографій даного району, яку геологи тільки збиралися зробити.

"Геолог допомагає фізика»

Звичайно, і польова, і космічна зйомка допомагають фахівцям дізнатися багато нового про підземному будову гірських порід. Але цих знань найчастіше все ж виявляється недостатньо, щоб з достатньою часткою впевненості судити, є тут нафту чи ні? Щоб «прищепити» надра трохи краще, використовують геофізичні методи пошуку корисних копалин.

Геофізики ніби бачать крізь землю на глибину 5-6 кілометрів. Як їм це вдається? У якоюсь мірою геофізичні методи дослідження надр можна порівняти з ренгеновскім просвічуванням людського тіла, а точніше - з ультразвукової діагностикою. У тіло Землі запускають пучок коливань і з відображення хвиль від шарів гірської породи судять про геологічну будову даного району.

В даний час використовується чотири основних геофізичних методу: сейсмічний, гравіметричний, магнітний та електричний. Розглянемо їх по порядку.

Сейсморозвідка заснована на вивченні особливостей поширення пружних коливань в земній корі. Пружні коливання (або, як їх ще називають, сейсмічні хвилі) частіше всього викликаються штучним шляхом.

Сейсмічні хвилі поширюються в гірських породах зі швидкістю від 2 до 8 км/с - воістину космічні швидкості! - Залежно від щільності породи: чим вона вище, тим більше швидкість поширення хвилі.

На межі розділу двох середовищ з різною щільністю частина пружних коливань відбивається і повертається до поверхні Землі. Інша ж частина поламаний, долає кордон розділу і йде в надра глибше - до нової поверхні розділу. І так до тих пір, поки остаточно не затухнути.

Відбиті сейсмічні хвилі, досягнувши земної поверхні, уловлюються спеціальними приймачами і записуються на самописці. Розшифрувавши графіки, сейсморазведчікі встановлюють потім кордону залягання тих чи інших порід. За цими даними будують карти підземного рельєфу.

Такий метод відбитих хвиль був запропонований радянським геологом В. С. Воюцкий в 1923 році і отримав широке розповсюдження в усьому світі. У цей час, поряд з цим методом, використовують також і кореляційний метод переломлені хвиль. Він заснований на реєстрації переломлені хвиль, що утворюються при падінні пружною хвилі на границю розділу під деяким, заздалегідь розрахованим критичним кутом. Використовуються в практиці сейсморозвідувальних робіт і інші способи.

Раніше як джерело пружних коливань найчастіше використовували вибухи. Тепер їх почали замінювати вібраторами.

Вибратор можна встановити на вантажівку і за робочий день обстежити досить великий район. Крім того, вібратор дозволяє працювати в густонаселених районах. Вибухи б напевно потривожили мешканців прилеглих будинків, а вібрації можна підібрати такий частоти, що вони не сприймаються людським вухом.

Єдиний недолік цього способу - мала глибина досліджень, не більше 2-3 кілометрів. Тому для більш глибинних досліджень застосовують перетворювач вибуховою енергії. Джерелом хвиль тут по суті залишається той же вибух. Але відбувається він вже не в грунті, як раніше, а в спеціальній вибуховою камері. Вибуховою імпульс передається на грунт через сталеву плиту, а замість вибухівки часто використовують суміш пропану з киснем. Все це, звичайно, дозволяє набагато прискорити процес зондування надр.

гравіметричний метод заснований на вивченні ізмене7нія сили тяжіння в тому чи іншому районі. Виявляється, якщо під поверхнею грунту знаходиться гірська порода малої щільності, наприклад кам'яна сіль, то і земне тяжіння тут кілька зменшується. А ось щільні гірські породи, такі, як, наприклад, базальт або граніт, навпаки, збільшують силу тяжіння.

Ці зміни встановлює спеціальний прилад - гравіметрія. Один з його найпростіших варіантів - вантаж, підвішений на пружині. Тяжіння збільшується - пружина розтягується; це фіксується покажчиком на шкалі. Тяжіння зменшується, пружина відповідно скорочується.

Ну, а яким чином на земне тяжіння впливають поклади нафти і газу? Нафта легше води, і породи, насичені нафтою або її неодмінним супутником - газом, мають меншу щільність, ніж якщо б у них містилася вода. І це, природно, відзначає гравіметрія.

Правда, подібні гравітаційні аномалії можуть бути викликані і іншими причинами, наприклад заляганням пластів кам'яної солі, як ми вже говорили. Тому гравірозвідки зазвичай доповнюють магніторазведкой.

Наша планета, як відомо, представляє собою величезний магніт, навколо якого розташовано магнітне поле. І на це поле можуть ефективно впливати серед усього іншого і гірські породи, що залягають в даному районі. Бути може, ви чули або читали, як родовища залізної руди бували відкриті внаслідок того, що пілоти пролітали тут літаків дивувалися дивним поведінки магнітної стрілки? .. Нині цей принцип використовується і для пошуків інших видів корисних копалин, у тому числі нафти і газу.

Справа в тому, що в нафті дуже часто містяться домішки металів. І, звичайно, присутність металу відчувається, правда не «магнітної стрілки», а сучасними високочутливими приладами - магнітомерамі. Вони дозволяють промацати земні надра на глибину до 7 кілометрів.

Ще один геофізичний метод пошуку корисних копалин - електророзвідки -- розроблений в 1923 році у Франції і знаходить застосування і до цього дня. Власне, це різновид магнітної розвідки з тією лише різницею, що фіксується зміни не магнітного, а електричного поля.

Оскільки природне електричне поле на Землі практично відсутній, то його створюють штучно, за допомогою спеціальних генераторів і зондують з їх допомогою потрібний район. Зазвичай гірські породи представляють собою діелектрики, то є їх електричний опір великий. А ось нафту, як ми вже говорили, може містити метали, які є хорошими провідниками. Зниження електричного опору надр і є непрямою ознакою присутності нафти.

В останні роки все ширше став застосовуватися ще один спосіб - електромагнітна розвідка за допомогою магнітогідродинамічні (МГД) генераторів. Електромагнітних хвиль стали доступні глибини від декількох кілометрів, коли ведуться пошуки корисних копалин; до сотень кілометрів, якщо мова заходить про загальних дослідженнях земної кори.

Серцем сучасного МГД-генератора є ракетний двигун, що працює на порох. Але порох цей не зовсім звичайний: електропровідність створюваної ним плазми по порівнянні зі звичайним ракетним паливом в 16 000 разів вище. Плазма проходить через МГД-канал, розташований між обмотками магніту. За законами магнітодінамікі в що рухається плазмі виникає електричний струм, який, у свою чергу, збуджує електромагнітне поле у спеціальному випромінювачі - диполь. За допомогою диполя і відбувається зондування Землі.

Всього за кілька секунд МГД-установка розвиває потужність у десятки мільйонів ват. І при цьому обходиться без громіздких систем охолодження, які були б неминучі при використанні традиційних джерел випромінювання. Та й сама установка в кілька разів легше інших видів електрогенераторів.

Вперше ефективність МГД-установки була перевірена в кінці 70-х років в Таджикистані. Тоді в районі хребта Петра 1 вчені провели перші досліди з МГД-зондування, намагаючись вловити ознаки наближається землетрусу. Сигнали потужної 20-мегаватний установки «Памір-1» реєструвалися на відстані до 30 кілометрів від неї.

Трохи пізніше МГД-установки були використані для пошуку нафтових і газових родовищ. Для початку був обраний досить відомий нафтовий район -- Прикаспійська низовина. Завдяки МГД-зондування з'явилася ще одна можливість не тільки визначити наявність нафтогазоносних верств, а й чітко оконтурювати родовища. А адже зазвичай для цього доводиться бурити кілька дорогих свердловин.

Отримавши перші достовірні відомості про надійність МГД-способу, вчені не стали обмежуватися тільки розвідкою в Прикаспійській низовини. Новий спосіб геофізичної розвідки надр був використаний на Кольському півострові, на шельфі Баренцева моря - в районах, що мають потужні пласти осадових порід, у яких зазвичай і ховається нафту. Аналіз отриманих даних показав, що залягання нафти тут цілком імовірно.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://ngfr.ru/