Введение

Изучение происхождения, образования, миграции, накопления и поиска углеводородного топлива. Нефтегеология – это изучение происхождения, образования, миграции, накопления и поиска углеводородного топлива. Она охватывает конкретный набор геологических дисциплин, применяемых для поиска углеводородов (разведки нефти).

Основные поддисциплины в нефтяной геологии

В нефтяной геологии существует несколько крупных поддисциплин, специально предназначенных для изучения семи ключевых элементов, рассмотренных выше.

Критический момент

Критический момент – это время генерации, миграции и аккумуляции большей части углеводородов в первичных коллекторах. Миграция и аккумуляция углеводородов происходят в относительно короткий период по геологическим меркам. Эти процессы (генерация, миграция и аккумуляция) происходят в конце жизненного цикла нефтегазовой системы, в период накопления ключевых элементов этой системы. Критический момент имеет важное значение, поскольку он определяется историей погребения материнской породы, когда она достигает максимальной глубины захоронения. Именно на этой стадии генерируется основная масса углеводородов – примерно от 50% до 90% всего потенциального объема. Следующим этапом является попадание углеводородов в «окно нефтеобразования». «Окно нефтеобразования» характеризуется достижением материнской породой необходимой степени зрелости и нахождением на оптимальной глубине для поисковых работ. Геоучёным потребуется эта информация для сбора и анализа стратиграфических данных нефтегазовой системы.

Анализ исходных пород

В отношении анализа пород-источников необходимо установить несколько фактов. Прежде всего, нужно ответить на вопрос, существуют ли вообще породы-источники в данном районе. Выявление и идентификация потенциальных пород-источников зависит от изучения местной стратиграфии, палеогеографии и седиментологии для определения вероятности отложения богатых органикой осадков в прошлом. Если вероятность наличия породы-источника считается высокой, следующим шагом является оценка степени ее тепловой зрелости и времени достижения этой зрелости. Зрелость пород-источников (см. диагенез и ископаемое топливо) сильно зависит от температуры: основная часть генерации нефти происходит в определенном температурном диапазоне. Газообразование начинается при схожих температурах, но может продолжаться и выше этого диапазона, вплоть до 200 °C (392 °F). Следовательно, для определения вероятности генерации нефти/газа необходимо рассчитать тепловую историю породы-источника. Это делается путем сочетания геохимического анализа породы-источника (для определения типа присутствующих керогенов и их характеристик зрелости) и методов моделирования бассейна, таких как обратное снятие нагрузки, для моделирования теплового градиента в осадочном разрезе.

Геохимический анализ

В середине двадцатого века ученые приступили к серьезному изучению нефтегеохимии. Изначально геохимия применялась для поисковых работ на поверхности с целью обнаружения углеводородов в недрах. Сегодня геохимия служит нефтяной отрасли, помогая в поиске эффективных нефтегазовых систем. Использование геохимических методов является относительно экономически выгодным и позволяет геологам оценивать проблемы, связанные с коллекторами. После установления корреляции между нефтью и материнской породой, нефтегеологи используют эти данные для построения трехмерной модели бассейна. Это позволяет оценить сроки генерации, миграции и аккумуляции углеводородов по отношению к формированию ловушек. Это способствует принятию решений о необходимости дальнейшей разведки. Кроме того, это может увеличить извлечение нефти из пластов, которые ранее считались нерентабельными для разработки.

Анализ бассейна

Перед определением перспективных зон и месторождений для будущего бурения обычно проводится комплексный анализ бассейна. Это исследование охватывает нефтегазовую систему и изучает породо-материнские комплексы (наличие и качество); историю погребения; стадию созревания (время и объемы); миграцию и фокусировку потоков; потенциальные региональные экраны и основные коллекторские единицы (определяющие русловые отложения). Все эти элементы используются для определения возможных путей миграции углеводородов. Затем в областях, где вероятно накопление углеводородов, выделяются ловушки, потенциальные поисковые зоны и месторождения.

Этап разведки

Хотя анализ бассейна обычно является частью первого исследования, которое компания проводит перед началом работ в регионе для дальнейшей разведки, он также иногда выполняется и в процессе разведки. Геология разведки охватывает все виды деятельности и исследования, необходимые для обнаружения новых месторождений углеводородов. Как правило, проводятся сейсмические (или 3D сейсмические) исследования, а имеющиеся старые данные разведки (сейсмические профили, каротажные диаграммы, отчеты) используются для дополнения новых исследований. Иногда выполняются гравиметрические и магнитометрические исследования, а также составляются карты нефтяных проявлений и выходов, чтобы выявить перспективные зоны для скопления углеводородов. Как только значительное скопление углеводородов обнаружено разведочной или поисковой скважиной, начинается этап оценки запасов.

Этап оценки

Этап оценки используется для определения границ открытия месторождения. Определяются свойства пласта углеводородов, его связанность, тип углеводородов, а также газонефтяной и нефтяноводяной контакты для расчета потенциально извлекаемых запасов. Обычно это достигается путем бурения дополнительных оценочных скважин вокруг первоначальной разведочной скважины. Результаты испытаний скважин также могут дать информацию о давлении в пласте и его связанности. Геохимический и петрофизический анализ предоставляет данные о типе углеводородов (вязкость, химический состав, плотность по API, содержание углерода и т.д.) и характеристиках пласта (пористость, проницаемость и т.д.).

Стадия производства

После обнаружения залежи углеводородов и подтверждения её коммерческой целесообразности по результатам оценки, начинается стадия разработки. Эта стадия направлена на извлечение углеводородов контролируемым способом (без повреждения пласта, в экономически выгодных объемах и т.д.). Бурятся и заканчиваются добывающие скважины в стратегически важных точках. К этому этапу, как правило, имеется трехмерная сейсмическая информация, позволяющая точно определять местоположение скважин для обеспечения максимального извлечения. Иногда применяются методы повышения нефтеотдачи (закачка пара, насосное оборудование и т.д.) для увеличения добычи углеводородов или повторной разработки истощенных месторождений.

Анализ резервуара

Существование коллекторской породы (как правило, песчаники и трещиноватые известняки) определяется сочетанием региональных исследований (то есть анализа других скважин в районе), стратиграфии и седиментологии (для количественной оценки закономерностей и масштаба осадконакопления) и сейсмической интерпретации. После идентификации потенциального нефтегазового коллектора, ключевыми физическими характеристиками коллектора, представляющими интерес для геологоразведчика, являются общий объем породы, отношение чистого объема к общему, пористость и проницаемость. Общий объем породы, или общий объем горных пород выше любой нефтегазовой водоупорной поверхности, определяется путем картирования и сопоставления осадочных пакетов. Отношение чистого объема к общему, как правило, оценивается на основе аналогов и данных каротажа, используется для расчета доли осадочных пакетов, содержащих коллекторские породы. Общий объем породы, умноженный на отношение чистого объема к общему, дает чистый объем породы коллектора. Чистый объем породы, умноженный на пористость, дает общий поровый объем углеводородов, то есть объем внутри осадочного пакета, который могут занимать флюиды (в частности, углеводороды и вода). Суммирование этих объемов (см. STOIIP и GIIP) для конкретного поискового объекта позволит геологоразведчикам и коммерческим аналитикам определить финансовую целесообразность объекта. Традиционно пористость и проницаемость определялись путем изучения образцов бурения, анализа керна, полученного из скважины, исследования прилегающих участков коллектора, выходящих на поверхность (см., например, Guerriero et al., 2009, 2011, в списке литературы ниже), и методом геофизических исследований с использованием каротажных инструментов, опускаемых в скважину. Современные достижения в области сейсморазведки и обработки сейсмических данных означают, что сейсмические атрибуты горных пород в недрах легко доступны и могут быть использованы для определения физических/седиментологических свойств самих пород.