Введение
Технология поиска и разведки месторождений нефти или газа отработана десятки лет назад, главными способами являются геологический анализ территории, сейсморазведка и бурение. В этот раз речь пойдет о сейсморазведке.
Сейсморазведка (или сейсмика) - это целая группа геофизических методов, предназначенных для получения данных о строении земной коры.
Хотя наиболее широкое применение сейсмика нашла в нефтяной геологии, было бы несправедливо не указать другие сферы её применения: сейсмические методы применяются в инженерной геологии, при проведении региональных исследований, геологическом изучении территорий, при поиске и разведке месторождений каменного угля.
Физическое основание (важное, но скучное... или наоборот)
Способность горных пород пропускать, отражать и рассеивать механические колебания (упругие волны) является физическим основанием сейсморазведочных методов, позволяющим получать данные о строении земной коре.
Такие колебания могут быть вызваны естественным или искусственным источником.
Естественными источниками упругих волн в земной коре являются, например, тектонические движения литосферных плит, вызывающие землетрясения и извержения вулканов. На поверхности земли естественные источники упругих волн тоже имеются. Например, срывы горных масс.
Упругие волны от естественных источников регистрируют и изучают сейсмологи во всем мире.
Для сейсморазведки используют искусственные источники упругих волн, располагающиеся близ поверхности земли. Это либо взрывы в неглубоких скважинах, либо вибрационные или ударные воздействия на земную поверхность.
Из точки взрыва или удара в земную кору уходят поперечные и продольные волны. На поверхности земли расположены сейсмоприёмники – датчики для регистрации преломленных и/или отражённых волн. После сложной математической обработки из принятых сигналов строятся сейсмические разрезы, временные или глубинные.
Земная кора неоднородна и может иметь слоистое или массивное строение.
Слагающие геологический разрез горные породы характеризуются различными параметрами. С точки зрения нефтяной сейсморазведки, основной интерес представляет скорость, с которой проходит волна через породу. Скорость распространения волны зависит от упругих свойств и плотности породы.
Плотность и упругие свойства пород зависят от глубины залегания, минерального состава (например, руды гораздо плотнее, чем песчаники или известняки), фильтрационно-ёмкостных свойств, характера флюидов, наполняющих породу.
Если упругие свойства и плотность породы постоянны, то говорят о сейсмической однородности. На границах пород с разными свойствами происходит изменение скорости распространения волны. Чем сильнее разница в свойствах, тем резче изменение скорости.
Границы с резким и скачкообразным изменением скорости совпадают с геологическими границами, разделяющими иногда породы, образовавшиеся в разные эпохи.
На границах пород с разными свойствами волны частью проходят дальше, частью отражаются, частью – преломляются. Чем сильнее разница в свойствах, тем интенсивнее процесс преобразования волны.
Практическое применение
В результате обработки материалов полевых сейсморазведочных работ (так называемой первички или первичных сейсморазведочных материалов) получаются временные разрезы - картинки, на которых опытный глаз может увидеть строение участка земной коры, границы между геологическими телами с различными сейсмическими свойствами, форму и размеры этих тел.
Например, на сейсмических профилях хорошо видны соляные купола, тектонические разломы; породы, обогащённые органическим веществом; рифы, граница тектонического фундамента и осадочного чехла. Тут бы конечно, привести картинки для примера.
Но... Дело в том, что с существующим (прям поражающем воображение) многообразием временных разрезов и структур, на них отраженных, очень легко ознакомиться, вбив в любой поисковик картинок слова "временной разрез" или "временной разрез в сейсморазведке". А я полез искать пример, и глаза просто разбежались. Поэтому, если кому интересно - сами-сами-сами :)
Места, где в земной коре могут накапливаться углеводороды, называются ловушками. И геологам-нефтяникам основные типы этих самых ловушек давно известны. Вкратце - это куполообразные структуры (антиклинальные ловушки), выклинивания проницаемых пород, рифовые массивы, трещиноватые зоны сложной формы.
Все эти объекты умеет выявлять сейсморазведка.
Сейсморазведка в Сибири или немного конкретики на региональных примерах
Сначала - в Западной
В геологических условиях молодой Западно-Сибирской платформы, где разрез сложен осадочными терригенными породами и похож на слоистый пирог из различно уплотненных глин и песчаников, большая часть залежей нефти и газа связана с антиклинальными ловушками. Реже залежи располагаются в клиноформных ловушках. Массивные залежи в блоках кристаллического фундамента выявлены только на окраинах бассейна.
Именно на поиск антиклинальных и клиноформных объектов нацелены сейсморазведочные работы, проводимые в Ханты-Мансийском и Ямало-Ненецком АО.
И в Восточной
Вследствие условий существования древней Восточно-Сибирской платформы, породы тамошних месторождений углеводородов сильно уплотнены и имеют незначительную открытую пористость. При этом отдельные блоки горных пород характеризуются ураганной проницаемостью за счёт трещиноватости, обусловленной широким распространением в жёстком осадочном чехле тектонических нарушений.
Именно к зонам таких нарушений приурочено широко известное в узких кругах нефтегазоконденсатное Юрубчено-Тохомское месторождение (когда-нибудь я расскажу о нем подробнее).
Это месторождение было открыто практически случайно, его проблемой была невозможность прогноза продуктивности скважин – с равным успехом можно было получить приток нефти дебитом n*100 куб.м/сут или «сухую» скважину.
Геологическое изучение связи нефтегазоносности и уплотнения пород на этом месторождении позволило выявить критерии для бурения высокодебитных скважин, а переориентация сейсморазведочных работ на поиск однородных трещиноватых блоков дала возможность выбора участков для заложения высокодебитных скважин.
Таким образом, сейсморазведка является шикарным методом обнаружения потенциальных ловушек для нефти и газа. Но есть ли в ловушке свободные, т.е. извлекаемые углеводороды, сейсморазведочные методы пока ответить не могут.
Почему в ловушке может не быть залежи нефти ли газа?
У этого есть всего две причины, и кратко их можно сформулировать так:
1. Углеводороды не сформировали залежи в ловушке, потому что не были в достаточном количестве сгенерированы нефтематеринскими породами.
2. Углеводороды сформировали залежь в ловушке, но к моменту бурения скважины залежь успела разрушиться в ходе естественных литогенетических процессов.
Для оценки вероятности обнаружения в ловушке залежи необходимо привлекать геологические методы.
Оптимальные результаты достигаются, как всегда, комплексированием. В случае решения вопроса поисков и разведки месторождений углеводородного сырья комплексированием сейсморазведочных данных с геологическим анализом развития и нефтегазоносности территории.
Первоначальная версия статьи сделана три года назад по заказу @ksantoprotein для сообщества @vp-cosmos
Ознакомиться с первоначальной (несколько более наукообразной и засушенной, зато с картинками) версией можно здесь: https://golos.id/vp-cosmos/@vp-cosmos/biofizika-organov-chuvstv-stroenie-palochek-i-kolbochek?invite=pohja
