Кіріспе
Мұнай геологиясы – көмірсутекті отынның пайда болуы, таралуы, қозғалысы, жинақталуы және іздеуі саласын зерттейтін ғылым. Ол көмірсутектерді (мұнайды) табуға қолданылатын геологиялық ғылымдар жиынтығын білдіреді.
Petroleum geology is the study of the origins, occurrence, movement, accumulation, and exploration of hydrocarbon fuels. It refers to the specific set of geological disciplines that are applied to the search for hydrocarbons (oil exploration).
Мұнай геологиясының негізгі салалары
Мұнай геологиясында жоғарыда талданған жеті маңызды элементті зерттеуге арналған бірнеше маңызды кіші салалар бар.
Басты кезең
Көмірсутектердің көп бөлігінің түзілуі, миграциялануы және бастапқы тұзақтарда жиналуы – аса маңызды кезең. Көмірсутектердің миграциялануы мен жинақталуы геологиялық уақытқа қарағанда қысқа мерзімде жүзеге асады. Осы процестер (түзілу, миграциялану және жинақталу) мұнай жүйесінің аяқталу сатысында өтеді. Ал, мұнай жүйесінің ұзақтығы – оның маңызды элементтерінің жинақталу уақыты. Бұл маңызды сәт өте маңызды, себебі ол тас көмінің жер қабаттарына ену тарихымен байланысты, оның ең көп тереңдікте болатын кезі. Дәл осы кезде көмірсутектердің көп бөлігі түзіледі. Бұл кезеңде мұнайдың шамамен 50-90% дейінгі бөлігі пайда болып, шығарылады. Келесі қадам – көмірсутектердің «мұнай терезесіне» енуі. «Мұнай терезесі» – тас көмінің қажетті деңгейде пісіп, мұнайды іздеуге қолайлы тереңдікте болуымен байланысты. Геоғалымдар мұнай жүйесінің стратиграфиялық мәліметтерін жинап, талдау үшін бұл ақпаратты қажет етеді.
Тасты талдау
Көз тасты талдау тұрғысынан бірнеше мәселені анықтау қажет. Біріншіден, аймақта көз тас бар ма деген сұраққа жауап беру керек. Ықтимал көз тастардың шекарасын белгілеу және анықтау жергілікті стратиграфия, палеогеография және шөгінді тану зерттеулеріне байланысты, олар органикалық заттарға бай шөгінділердің қалыптасу ықтималдығын анықтайды. Егер көз тас болуының ықтималдығы жоғары деп есептелсе, келесі мәселе – көз тастың жылулық пісіп-жетілу деңгейі және пісіп-жетілу уақыты. Көз тастардың пісіп-жетілуі (диагенез және қазба отындарға қараңыз) температураға тікелей байланысты, сондықтан мұнайдың көп бөлігі белгілі бір температура диапазонында түзіледі. Газдың түзілуі осыған ұқсас температурада басталады, бірақ одан жоғары температурада, шамамен 200 °C (392 °F) дейін жалғасуы мүмкін. Сондықтан, мұнай/газ түзілуінің ықтималдығын анықтау үшін көз тастың жылулық тарихын есептеу қажет. Бұл көз тастың геохимиялық талдауын (керогендердің түрін және олардың пісіп-жетілу сипаттамаларын анықтау үшін) және шөгінді тізіміндегі жылу градиентін модельдеуге арналған бассейн моделілеу әдістері, мысалы, кері жолақтап алу арқылы жүзеге асырылады.
Геохимиялық талдау
ХХ ғасырдың ортасында ғалымдар мұнай геохимиясын қатаң зерттеуге кірісті. Геохимия бастапқыда жер астындағы көмірсутектерді іздеу үшін қолданылды. Бүгінде геохимия тиімді мұнай жүйелерін табуға көмектесу арқылы мұнай өнеркәсібіне қызмет етеді. Геохимияны қолдану геологтарға резервуарлармен байланысты мәселелерді бағалауға мүмкіндік беретін салыстырмалы түрде тиімді әдіс. Мұнай мен аналық тау жынысы арасындағы байланыс анықталғаннан кейін, мұнай геологтары осы ақпаратты бассейнің 3D моделін құру үшін пайдаланады. Осы арқылы олар тұзақ қалыптасуына қатысты пайда болу, миграция және жиналу уақытын бағалай алады. Бұл тағы да зерттеулер қажеттігі туралы шешім қабылдауға көмектеседі. Бұдан өзге, бұл бастапқыда өндірілмейтін деп саналған резервуарларда қалған мұнайдың өндірімін арттыруға мүмкіндік береді.
Бассейнді талдау
Келесі бұрғылаудың болашақ бағыттары мен перспективаларын анықтау үшін, әдетте, толық көлемді бассейн талдауы жүргізіледі. Бұл зерттеу мұнай жүйесін қарастырады және мұнайға қатысты жыныстардың (болуы мен сапасы), шөгіңкілік тарихы, пісіп жетілуі (уақыты мен көлемі), көші-қон және шоғырлану жолдары, сондай-ақ потенциалдық аймақтық тығыздағыштар мен ірі жатырлар (тасымалдаушы қабаттарды анықтайтын) зерттеледі. Осы элементтердің барлығы потенциалдық көмірсутектердің қайда көшіп кетуі мүмкін екенін анықтау үшін қолданылады. Көмірсутектер келген деп саналатын аймақта тұзақтар, потенциалды іздер мен перспективалар одан кейін анықталады.
Барлау кезеңі
Бассейнді талдау әдетте компания болашақта барлау үшін аймаққа көшіп бармас бұрын жүргізетін алғашқы зерттеудің бір бөлігі болса да, ол кейде барлау кезеңінде де жүргізіледі. Барлау геологиясы жаңа көмірсутек кен орындарын табу үшін қажетті барлық іс-шаралар мен зерттеулерді қамтиды. Әдетте сейсмикалық (немесе 3D сейсмикалық) зерттеулер жүргізіледі, ал ескі барлау деректері (сейсмикалық сызықтар, ұңғыма журналдары, есептер) жаңа зерттеулерді толықтыру үшін пайдаланылады. Кейде гравиметриялық және магниттік зерттеулер жүргізіледі, ал мұнайдың шығуы мен ағып кету орындары көмірсутектер болуы мүмкін аймақтарды анықтау үшін картаға түсіріледі. Барлау немесе іздеу ұңғымасы арқылы маңызды көмірсутек кені табылысымен бірге бағалау кезеңі басталады.
Бағалау кезеңі
Бағалау кезеңі жаңадан ашылған кен орнының шегін анықтау үшін қолданылады. Көмірсутектер резервуарларының қасиеттері, байланысы, көмірсутектердің түрі және газ-мұнай және мұнай-су контактілері әлеуетті қалпына келтірілетін көлемді есептеу үшін анықталады. Бұл әдетте бастапқы барлау ұңғымасының айналасында қосымша бағалау ұңғымаларын бұрғылау арқылы жүзеге асырылады. Өндірістік сынақтар резервуардағы қысым мен байланыс туралы да мәлімет бере алады. Геохимиялық және петрофизикалық талдау көмірсутектердің түріне (қоюлығы, химиялық құрамы, API, көміртегінің мөлшері және т.б.) және резервуардың сипатына (кеуектілігі, өткізгіштігі және т.б.) қатысты ақпарат ұсынады.
Өндірістің сатысы
Көмірсутектердің табылуынан және оның коммерциялық екені бағаланғаннан кейін өндіріс кезеңі басталады. Бұл кезең көмірсутектерді бақылаулы түрде (формацияға зақым келтірмей, коммерциялық тұрғыдан тиімді көлемде және т.б.) өндіруге бағытталған. Өндіріс ұңғымалары стратегиялық тұстарында бұрғыланып, тоқталады. Оптималды өндіріс үшін бұл кезеңде әдетте 3D сейсмикалық мәліметтер қолданылып, ұңғымалар нақты нысанаға бағытталады. Кейде көмірсутектерді көп өндіру немесе тоқтап қалған кен орындарын қайта дамыту үшін күшті өндіріс әдістері (бу инъекциясы, сорғылар және т.б.) қолданылады.
Резервуарларды талдау
Қоймалық тау жыныстарының (әдетте, құмтастар және жарықшақты әктастар) болуы аймақтық зерттеулер (яғни, аймақтағы басқа ұңғымаларды талдау), стратиграфия және седиментология (тұнбалану үлгісі мен аумағын сандық бағалау үшін) және сейсмикалық интерпретация арқылы анықталады. Көмірсутектерге мүмкін болатын қойма анықталғаннан кейін, көмірсутектерді іздеуші үшін маңызды физикалық сипаттамалар – оның жалпы тау жынысы көлемі, таза-жалпы арақатынасы, кеуектілігі және өткізгіштігі болып табылады. Жалпы тау жынысы көлемі, немесе кез келген көмірсутек-су жапсарының үстіндегі тау жынысының жалпы көлемі, шөгінді жиынтықтарын картографиялау және корреляциялау арқылы анықталады. Таза-жалпы арақатынасы, әдетте аналогтар мен каротаж деректерінен бағаланады және резервуарлық тау жыныстарынан тұратын шөгінді жиынтықтарының үлесін есептеу үшін қолданылады. Жалпы тау жынысы көлемін таза-жалпы арақатынасына көбейту резервуардың таза тау жынысы көлемін береді. Таза тау жынысы көлемін кеуектілікке көбейту жалпы көмірсутек поры көлемін береді, яғни сұйықтардың (маңыздысы, көмірсутектер мен су) шөгінді жиынтығында алатын көлемін. Осы көлемдердің қосындысы (STOIIP және GIIP қараңыз) белгілі бір іздеу перспективасы үшін іздеушілер мен коммерциялық сарапшыларға перспективаның қаржылық жағынан тиімді екенін анықтауға мүмкіндік береді. Кеуектілік пен өткізгіштік дәстүрлі түрде бұрғылау сынамаларын зерттеу, ұңғымадан алынған өзектіктерді талдау, жер бетіндегі резервуардың үздіксіз бөліктерін зерттеу (мысалы, Guerriero et al., 2009, 2011, төмендегі сілтемелерде) және ұңғымадан төмен түсірілген каротаж құралдарын пайдалану арқылы қалыптасуды бағалау әдісімен анықталды. Сейсмикалық деректерді алу және өңдеудегі қазіргі заманғы жетістіктер жер асты тау жыныстарының сейсмикалық атрибуттарының оңай қолжетімділігін қамтамасыз етті және оларды тау жыныстарының физикалық/седименттік қасиеттерін анықтау үшін пайдалануға болады.