Начинается...

Нефтегазопоисковый процесс и освоение месторождений углеводородов в акваториях

Нефтегазопоисковый процесс и освоение месторождений углеводородов в акваториях

У. С. СЕРИКОВА – к.т.н., доцент кафедры Теоретических основ поисков и разведки нефти и газа, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина

В статье рассматриваются этапы и стадии работ, связанные с изучением и освоением углеводородных ресурсов на континентальном шельфе, которые группируются в два производственных цикла. Первый цикл — это работы, включающие геологическое изучение осадочного бассейна, оценку перспектив его нефтегазоносности и выявление месторождения. Второй цикл включает доразведку и, собственно, эксплуатацию месторождения, то есть добычу содержащегося в нем сырья.

Этапы и стадии работ, связанные с изучением и освоением углеводородных ресурсов, на континентальном шельфе, группируются в два производственных цикла. Первый цикл – воспроизводство сырьевой базы – это работы, включающие геологическое изучение осадочного бассейна, оценку перспектив его нефтегазоносности и выявление месторождения. Второй цикл – освоение – включает доразведку и, собственно, эксплуатацию месторождения, то есть добычу содержащегося в нем сырья. Первый цикл морских геологоразведочных работ, в зависимости от стоящих перед ними задач и состояния геолого-геофизической изученности недр акватории и их нефтегазоносности, подразделяется на региональный, поисковый и разведочный этапы, с выделением в них стадий и подстадий. В пределах одной акватории возможно совмещение во времени различных этапов, стадий и подстадий, которые одновременно реализуются в разных ее районах. [3]

Первый цикл морских геологоразведочных работ, в зависимости от стоящих перед ними задач и состояния геолого-геофизической изученности недр акватории и их нефтегазоносности, подразделяется на региональный, поисковый и разведочный этапы, с выделением в них стадий и подстадий. [1,2]

Содержание второго цикла морских работ, связанного с освоением запасов, открытых на акваториях месторождений, включает следующие пять стадий: первая – поисковые работы в пределах лицензионного участка, до того момента, когда поисковая скважина только вскрыла продуктивный пласт; вторая – начинается с момента получения первого притока из поисковой скважины и включает стадию оценки месторождения или объекта; третья – с момента начала пробной или опытно-промышленной эксплуатации до завершения процесса подготовки запасов к промышленной эксплуатации; четвертая – включает основной период разработки, на котором отбирается большая часть извлекаемых запасов нефти; и пятая – стадия соответствует завершению разработки, то есть доразработке с целью отбора остаточных запасов углеводородов.

Целью морских региональных геологогеофизических работ является выявление осадочных бассейнов, изучение основных закономерностей их геологического строения, оценка перспектив их нефтегазоносности в пределах крупных акваторий и определение первоочередных районов (зон) и литологостратиграфических комплексов для постановки поисковых работ на нефть и газ.

Региональный этап предшествует поисковому и разведочному и продолжается (непрерывно или с перерывами) до тех пор, пока существуют благоприятные предпосылки для обнаружения новых перспективных комплексов и зон нефтегазонакопления.

В соответствии с решаемыми задачами региональный этап разделяется на три стадии: рекогносцировочную, прогноза нефтегазоносности и оценки зон нефтегазонакопления.

Этот этап является важнейшим при производстве морских геологоразведочных работ, поскольку качественное решение его задач определяет успешность и эффективность решения задач всех последующих этапов и стадий геологоразведочных работ в акватории. Высокая стоимость поискового и разведочного бурения в море и экологическая уязвимость морской среды, особенно в сложных по физико-географическим или горно-геологическим условиям районах, в том числе – в Арктике, Субарктике и глубоководных районах Мирового Океана – заставляет геологоразведчиков предъявлять особые требования к выбору перспективных зон и участков для реализации поисково-разведочных проектов, поскольку ошибки в прогнозе и оценке их перспектив могут обернуться не только огромными финансовыми потерями, но и драматичными экологическими и социальными последствиями.

Поэтому оценка зон нефтегазонакопления, которая выполняется на заключительной стадии регионального этапа, должна опираться на современную технико-технологическую основу. Последняя предусматривает выполнение регионального бассейнового анализа и численного моделирования углеводородных систем, интегрирующего всю совокупность геологогеофизических данных по бассейну и учитывающего влияние пространственно-временных отношений между элементами этих систем на формирование его углеводородного потенциала. Очевидно, что в интересах минимизации затрат на поисковое бурение подобными мероприятиями должны завершаться так же стадии выявления и оценки перспективных объектов на следующем, поисковом этапе. [5,6]

В то же время необходимо отметить, что на практике, как в недавнем прошлом, так и теперь, известны случаи, когда поисковые и даже разведочные работы в некоторых районах Каспийского, Азовского, Балтийского, Баренцева, Берингова, Охотского и Японского морей начинались при незавершенном региональном этапе и, соответственно, при целом ряде нерешенных региональных геологических проблем, связанных с обоснованием перспектив нефтегазоносности избранных районов и участков поисковых работ. Конечным итогом таких «перескоков» через этапы и стадии являлось снижение эффективности работ на последующих этапах (в том числе отсутствие, вопреки расчетам и ожиданиям, положительных или коммерчески значимых результатов бурения) и, соответственно, снижение эффективности финансовых расходов на реализацию поисково-разведочных проектов.

В качестве примера можно указать на серийный характер скважин, не давших положительного или ожидаемого (по объему и качеству выявленных запасов) результата, пробуренных в период 70-х – 80-х гг. прошлого века и позднее в некоторых районах указанных выше морей. Низкая результативность поисково-оценочного бурения в этих районах в основном явилась следствием недостаточно обоснованного нефтегеологического прогноза на этапах и стадиях, которые предшествовали выбору площади для бурения скважин, в связи с преждевременным переходом к буровым работам. [12,13,14]

В связи с этим очевидно, что при изучении нефтегазоносности новых регионов, к которым относится значительная часть площадей российских шельфов и глубоководных областей, необходимо понимание того, что работы одного (последующего) этапа (регионального, поискового, разведочного) не решают задач другого (предшествующего) этапа, а нарушение рациональной этапности и стадийности является, по существу, нарушением технологии процесса и ведет к снижению эффективности геологоразведочных работ.

Целью этапа поисковых работ является обнаружение промышленно значимых морских месторождений нефти и газа или новых залежей на открытых месторождениях, с оценкой их запасов по категориям С1 и С2, и выбор первоочередных объектов для подготовки к разработке. Результаты этих работ должны обеспечить планируемые приросты запасов нефти и газа категории С1 и С2, а также дать основания для перспективного планирования уровней добычи углеводородов. Поисковый этап разделяется на стадию выявления и подготовки объектов к поисковому бурению и поисково-оценочную стадию.

Целью морских работ разведочного этапа является получение комплекса исходных данных, необходимых для проектирования разработки и обустройства месторождения. Результаты работ должны обеспечить необходимые условия для планирования добычи нефти и газа.

В соответствии с задачами освоения, разведочный этап разделяется на стадию подготовки месторождений (залежей) к разработке и стадию эксплуатационной разведки.

Следует отметить, что согласно практике морских работ, которая складывается на российских акваториях с начала XXI века, и стала особенно выраженной после 2008 г., выполнение работ разведочного и большей части поискового этапов (а иногда и завершающих стадий регионального этапа), формально относящихся к циклу воспроизводства минерально-сырьевой базы, часто передается компаниям-операторам, ориентированным, главным образом, на освоение месторождений. Эти компании получают так называемые совмещенные (или «сквозные») лицензии со сроком действия 25 лет или более на крупные районы морских недр, в которых выполнена лишь начальная стадия регионального этапа работ. Такие лицензии, являясь достаточно рискованными для компаний, предусматривают необходимость как геологического изучения этих районов, включающее поиски и оценку месторождений (поскольку это изучение еще не завершено и их углеводородный потенциал не доказан), так и последующую добычу сырья, то есть – разведку месторождения в случае его открытия и разработку его запасов в случае положительной оценки рентабельности его освоения). [8,9]

Содержание второго цикла морских работ, связанного с освоением запасов, открытых на акваториях месторождений, может быть определено на основании ведомственных регламентирующих документов, устанавливающих стадийность освоения природных объектов.

В соответствии с этим документом в рамках данного цикла выделяются следующие стадии, относимые к лицензионному участку, на котором еще не открыто, но с высокой вероятностью прогнозируется открытие месторождения:

  • первая стадия – это поисковые работы в пределах лицензионного участка, до того момента, когда поисковая скважина только вскрыла продуктивный пласт;
  • вторая стадия начинается с момента получения первого притока из поисковой скважины и включает стадию оценки месторождения или объекта;
  • третья стадия – с момента начала пробной или опытно-промышленной эксплуатации до завершения процесса подготовки запасов к промышленной эксплуатации;
  • четвертая стадия включает основной период разработки, на котором отбирается большая часть извлекаемых запасов нефти;
  • пятая стадия соответствует завершению разработки, то есть доразработке с целью отбора остаточных запасов углеводородов.

Первая стадия, в силу недостаточной, как правило, изученности лицензионного объекта, характеризуется наибольшим геологическим и, соответственно, инвестиционным риском.

В начале этой стадии, когда бурение на исследуемой площади еще не проводилось и притоки УВ на подготовленной ловушке не получены, ресурсы перспективных объектов на лицензионном участке в большинстве случаев оцениваются по категории перспективных (С3). Величина ресурсов категории С3 определяется в Проекте на поисковое бурение и является одним из оснований для строительства поисково-оценочной скважины, которое осуществляется на этой стадии.

Вторая стадия начинается с момента получения промышленных притоков УВ. На основе этих данных на вновь выявленной залежи (объекте) месторождения около скважины, давшей приток (в радиусе 1 км), выделяется участок, оцениваемый по категории запасов С1, а на остальной части объекта подсчитываются запасы категории С2.

В течение этой стадии на вновь выявленных месторождениях ведется разведочное бурение с целью установления промышленной ценности залежей (объектов), проводится детальная трехмерная (3D) сейсморазведка, дающая уточненную характеристику резервуара, содержащего залежи; на ее основе уточняются оперативно подсчитанные запасы категории С1 и С2. Эти запасы должны пройти необходимую экспертизу (аудит), после которой, в соответствии с российской практикой, они включаются в Государственный баланс запасов полезных ископаемых.

Третья стадия соответствует собственно началу освоения месторождения. Объект вводится в пробную эксплуатацию, а при необходимости и в опытно-промышленную разработку. Запасы объекта на этой стадии уже прошли государственную экспертизу и поставлены на Государственный баланс. [5,10]

Освоение морских месторождений является одним из сложных и трудоемких работ. Применение для решения технологических и технических задач при освоении месторождений нефти и газа в морских акваториях весьма различное. Примером оптимизации комплексного освоения месторождений является разработанная «ЛУКОЙЛом» «Концепция обустройства месторождений и структур Северного и Центрального Каспия» (рис. 1) схемы обустройства четырех месторождений — им. Ю. Корчагина, им. В. Филановского, Сарматского и Хвалынского, которые корректируется по результатам геологоразведочных работ. [4]

Схема обустройства месторождений и структур на севере Каспийского моря

Рис. 1. Схема обустройства месторождений и структур на севере Каспийского моря

С учетом результатов ГРР, гидрометеорологических, сейсмических и других условий региона определены основные объемы работ по обустройству месторождений Северного Каспия: строительство морских ледостойких стационарных платформ для бурения и добычи на глубинах моря до 40 м (всего более 30 сооружений) и создание единой системы транспорта нефти и газа протяженностью более 1000 км. Схема обустройства месторождения им. В. Филановского (рис. 2), предусматривает строительство двух ледостойких платформ и трех блок-кондукторов для бурения и добычи продукции скважин, центральной технологической платформы для подготовки продукции скважин, райзерного блока, двух жилых платформ. На Сарматском месторождении планируется построить ледостойкую платформу с собственным буровым комплексом, технологическую платформу, платформу с жилым модулем. [8,9]

Общий вид обустройства месторождения им. В. Филановского

Рис. 2. Общий вид обустройства месторождения им. В. Филановского

Одним из особенностей морского бурения, при поисково-разведочных работах, а также при разработке морских месторождений УВ является бурение большого количества многоствольных, наклонно-направленных скважин с одной морской платформы. Освоение месторождения «АзериЧираг-Гюнешли» ведется с платформ: Чираг, Центральное Азери, Западное Азери, Восточное Азери.

На платформе Чираг эксплуатируются 19 скважин (13 нефтедобывающих и 6 водонагнетательных). [12]

На платформе ЦА эксплуатируются 15 скважин (12 нефтедобывающих и три газонагнетательных). На платформе Западное Азери эксплуатируются девять скважин, восемь из которых нефтедобывающие. С платформы Восточное Азери в настоящее время добывается нефть из семи нефтедобывающих скважин (рис. 3). [15,19]

Схема обустройства месторождения Азери-Чираг на Южном Каспии

Рис. 3. Схема обустройства месторождения Азери-Чираг на Южном Каспии

В качестве примера можно рассмотреть разведку и освоения месторождения Ekofisk – одно из трех самых крупных месторождений в норвежском секторе Северного моря с первоначальными извлекаемыми запасами нефти 569 млн м3 (геологические запасы 1,1 млрд м3) и газа 165 млрд м3 (рис. 4).

Схема освоения месторождения Ekofisk (ConocoPhillips) на Северном море

Рис. 4. Схема освоения месторождения Ekofisk (ConocoPhillips) на Северном море

Началом четвертой стадии следует считать составление и реализацию технологической схемы и проекта разработки. Запасы нефти отнесены преимущественно к категориям А + В + С1 и прошли государственную экспертизу.

Завершающая пятая стадия освоения месторождения начинается после выработки основных запасов УВ. Остаточные запасы числятся по высоким категориям А + В и прошли государственную экспертизу, а их величина соответствует данным последнего пересчета запасов с учетом добычи, накопленной после последнего пересчета. По объекту составляется уточненный проект разработки (доразработки), или выполняется анализ разработки; оба документа в соответствии с Дополнением к «Регламенту …» 1999 г., должны быть утверждены уполномоченными органами управления недропользованием и ресурсами.

На этой стадии, по результатам анализа делается заключение о конечной величине коэффициента извлечения сырья, которая изменялась в течение периода эксплуатации месторождения в зависимости от свойств извлекаемого продукта, особенностей резервуара и их изменений в процессе эксплуатации месторождения, режима эксплуатации залежей и применяемых технологий.

С окончанием пятой стадии освоения месторождения наступает этап реабилитации района промысла. Однако, учитывая, что в новейшей практике освоение морских нефтяных и газовых месторождений имеет пока слишком короткую историю, в которой отсутствуют эпизоды завершения работ на таких месторождениях, предприятия, эксплуатирующие морские месторождения, не располагают фактическим опытом реабилитации районов морских промыслов.

К основным технико-технологическим особенностям разработки месторождений нефти и рациональными технологиями и методами интенсификации добычи нефти и газа в морских акваториях, можно отнести следующие:

  • создание и совершенствование специальных гидротехнических сооружений и плавучих технических средств с учетом суровых морских гидрометеорологических условий для бурения поисково-оценочных, разведочных и эксплуатационных скважин, новых плавучих краново-монтажных судов, судов обслуживания, трубоукладочных барж и других специальных судов;
  • бурение наклонно-направленного куста скважин с индивидуальных стационарных платформ, с приэстакадных площадок, на искусственно создаваемых островках, с самоподъемных и полупогружных плавучих установок, и других сооружений как над водой, так и под водой. Форсирование строительства скважин путем создания надежной техники и прогрессивной технологии для бурения наклонно-направленных прицельных скважин с необходимым отклонением от вертикали и обеспечение автономности работы буровых бригад в стесненных условиях платформ, приэстакадных и других площадок; [16,17,18]
  • выбор рациональной конструкции и количества стационарных платформ, приэстакадных площадок, плавучих эксплуатационных палуб и других сооружений для размещения на них оптимального числа скважин, при этом отклонение стволов наклонно-направленных скважин от вертикали должно быть выбрано таким, чтобы обеспечить их нормальную эксплуатацию за весь период службы;
  • создание специальных технических средств и технологических процессов, а также плавучих установок и химических веществ, обеспечивающих охрану морской среды при проведении поисково-разведочных и буровых работ, эксплуатации и ремонта скважин, при сборе и транспортировке их продукции и обслуживании многогранного нефтепромыслового хозяйства разрабатываемых нефтегазовых месторождений на морских акваториях России. [7,12,18]

ЛИТЕРАТУРА:

  1. И. С. Джафаров, В. Ю. Керимов, Г. Я. Шилов. Шельф, его изучение и значение для поисков и разведки скоплений нефти и газа Недра, СПб., 2005.
  2. Керимов В. Ю., Шилов Г. Я., Серикова У. С. Стратегия и тактика освоения углеводородных ресурсов на шельфе РФ. Нефть, газ и бизнес. 2014. № 7. с. 28–34.
  3. Керимов В. Ю. [и др.] Седиментолого-фациальное моделирование при поисках, разведке и добыче скоплений углеводородов. Российский гос. ун-т нефти и газа им. И. М. Губкина, Москва, 2010.
  4. Керимов В. Ю., Серикова У. С., Мустаев Р. Н., Гулиев И. С. Нефтегазоносность глубокозалегающих отложений ЮжноКаспийской впадины Нефтяное хозяйство. 2014. № 5. с. 50–54.
  5. Керимов В. Ю., Мустаев Р. Н., Серикова У. С. Проектирование поисково-разведочных работ на нефть и газ Учебное пособие / Москва, 2015.
  6. Керимов В. Ю., Мустаев Р. Н., Сенин Б. В., Лавренова Е. А. Задачи бассейнового моделирования на разных этапах геологоразведочных работ, Нефтяное хозяйство. 2015. № 4. с. 26–29.
  7. Керимов В. Ю., Томас Хантшел, Соколов К., Сидорова М. С. Применение технологии бассейнового моделирования – программного пакета Рetromod в учебном процессе РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина Нефть, газ и бизнес. 2011. № 4. с. 38–47.
  8. Керимов В. Ю., Мустаев Р. Н., Толстов А. Б. Методология проектирования в нефтегазовой отрасли и управление проектами Учебное пособие / Москва, 2016. Сер. Магистратура.
  9. Керимов В. Ю. Моделирование нефтегазовых геосистем и осадочных бассейнов, Теоретические основы и технологии поисков и разведки нефти и газа. 2012. № 1. с. 41.
  10. Керимов В. Ю., Лавренова Е. А., Круглякова М. В., Горбунов А. А., Перспективы нефтегазоносности п-ова Крым и западного побережья Азовского моря. Нефтяное хозяйство. 2014. № 9. с. 66–70.
  11. Керимов В. Ю., Авербух Б. М., Мильничук В. С. Тектоника северного Каспия и перспективы нефтегазоносности. Отечественная геология. 1990. № 7. с. 23.
  12. Лаверов Н. П., Дмитриевский А. Н., Богоявленский В. И. Фундаментальные аспекты освоения нефтегазовых ресурсов Арктического шельфа России // Арктика: экология и экономика, № 1, 2011. – с. 26–37.
  13. Сенин Б. В. Ключ к кладовым российского шельфа. Экономика и ТЭК сегодня, 2010 – №12-С49-51
  14. Серикова У. С. Становление и развитие научных знаний и техники освоения нефтегазовых ресурсов Каспийского региона Нефть, газ и бизнес. 2013. № 8. с. 34–39.
  15. Серикова У. С. Состояние сырьевой базы нефтегазового комплекса Каспийского региона и прогноз добычи углеводородов. Нефть, газ и бизнес. 2013. № 7. с. 34–41.
  16. Серикова У. С., Зульфугарова Н. И. История становления и основные этапы развития нефтегазовой промышленности в Каспийском регионе. История и педагогика естествознания. 2013. № 2. с. 15–21.
  17. Серикова У. С. Мировая история освоения ресурсов нефти и газа в морских акваториях Нефть, газ и бизнес. 2015. № 9. с. 13–16.
  18. Серикова У. С. Особенности современного этапа развития морской нефтегазовой отрасли в России и за рубежом. Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2015. № 4. с. 38–42.
  19. Senin B., Lavrenova E.A., Kerimov V., Serikova U.S. Numeric basin modeling at different stages of oil and gas prospecting.В сборнике: 16th Science and Applied Research Conference on Oil and Gas Geological Exploration and Development, GEOMODEL 2014 16. 2014.

Скачать статью в формате pdf →

119991, Москва, 
пр. Ленинский, д. 65, корп. 1
☎ +7 (499) 507-88-88
com@gubkin.ru
www.gubkin.ru


Читайте также: