В 2024 году исполняется 160 лет промышленной добыче нефти в России: в 1864 году была пробурена первая эксплуатационная скважина промышленным способом на реке Кудако на Кубани. С тех пор в России открыто более 3300 месторождений нефти: самое последнее из них, расположенное в Оренбургской области, было открыто специалистами «Газпром нефти» в 2023 году».
Три повода бурить
На заре добычи нефти геологи обнаружили признаки того, что залежи полезных ископаемых могут быть спрятаны под землей:
-
Наличие нефте- и газоматеринских пород – нефтематеринские породы, в которых высокое содержание углерода или в которых ранее была обнаружена нефть. На примере Западной Сибири одной из нефтематеринских пород является баженовская свита;
-
Существование геологических ловушек — высокопористых пород — «резервуаров» с непроницаемыми «крышами», в которых углеводороды могут накапливаться и сохраняться в течение длительного времени;
-
Зрелость нефтематеринских пород. Их возраст и температура должны дать время для того, чтобы накопленное в них органическое вещество превратилось в нефть и газ.
Даже комбинация всех трех флагов не гарантирует залежа на территории. Чтобы узнать, есть ли под землей нефть, геологи проводят разведку. В 1940-х и 1950-х годах использовалось структурное бурение.
"Специалисты пробурили неглубокие скважины глубиной от 150 до 300 метров и изучили строение геологических формаций", - рассказал проректор по нефтегазовым технологиям, экологическому менеджменту и геонаукам, директор Института геологии и технологий нефти и газа Данис Нургалиев. Казанский федеральный университет. — Мы зафиксировали глубину каждого слоя и его тип и построили карту. Они обнаружили антиклинальную складку — купол из скалы с непроницаемым слоем — покрышкой — и пришли к выводу: «Здесь может быть нефть — пробурим и проверим!»
Специалисты-нефтяники используют роторные буровые установки. Суракани, 1927 год. Фотографии Российского этнографического музея
Процесс разведки медленный, дорогой и не имеет гарантий успеха.
«Посмотрите на современную карту Романшкинского нефтяного месторождения, крупнейшего в Волго-Уральской нефтегазовой провинции, и вы увидите: везде можно пробурить скважину и добыть много нефти, настолько оно обширно, богато и продуктивно.», — продолжил Денис Нургалиев. «Однако, несмотря на активные исследования, он оставался неоткрытым в течение десяти лет.
Через сети — к беспроводным датчикам
К 1950-м и 1960-м годам стало очевидно, что Советский Союз располагает несколькими крупными нефтегазовыми провинциями: Западная Сибирь, Азербайджан, Башкирия, Татарстан и Каспийское море. Как изучить территорию, занимающую миллионы квадратных километров? Эксперты ищут более быстрый, простой и эффективный способ замены структурного бурения и начинают использовать землетрясения для поиска нефти.
"Изначально сейсмические исследования проводились так: расчищали территорию (например, делали расчистку) и прокладывали на земле сейсмическую косу - длинный провод с прикрепленными датчиками", - рассказал Денис Нургали. — Датчик вставляется в землю на небольшую глубину. В боковой части косы было просверлено неглубокое отверстие, туда было заложено небольшое взрывчатое вещество, которое взорвалось. Упругие волны распространяются по породе, окружающей скважину, и фиксируются датчиками. Затем косу и датчик снимают, перемещают на новое место, и процесс повторяется. Представьте, что вы стоите в темной комнате и включаете небольшой свет: вокруг вас сразу появляются очертания окружающих предметов. Точно так же землетрясения «подсвечивают» структуру недр на больших площадях.
Сейсморазведка в Ханты-Мансийском автономном округе с использованием специального оборудования и сенсорных сетей
Сегодня сейсмические технологии усовершенствовались. Появились специальные вибрационные устройства, распространяющие волны от земной поверхности в глубину, а также вибрационные устройства, которые можно размещать в колодцах.
Обратите внимание: Сегодня ожидается всемирный сбой интернета.
На смену оплетке и проволочной сетке пришли беспроводные устройства, а оборудование стало более компактным, что сводит к минимуму количество вырубаемых деревьев. Современные сейсмические исследования приносят огромные объемы данных, для обработки которых геологи используют нейронные сети, обученные искусственным интеллектом. Компилируйте 3D-модели недр и создавайте цифровые двойники месторождений вместо плоских карт.Новая жизнь старых технологий
Сейсмология быстро стала основным методом поиска нефти, но никогда не была единственным методом. Гравиметрические исследования вошли в арсенал советских геологов с конца 1950-х годов — они основывались на зависимости местных значений силы тяжести (гравитации) от плотности горных пород на конкретных участках земной поверхности. Пористые породы, насыщенные нефтью, менее плотны, чем малопористые породы и породы, насыщенные водой. В результате над отложениями появляются области необычно низкой гравитации — их можно обнаружить с поверхности Земли или внутри колодца с помощью специальных гравиметрических приборов.
Эксперт анализирует данные геологоразведки на компьютере
Близким родственником гравитационной разведки является магнитная разведка. Он выявляет искажения магнитного поля Земли — искажения, которые также могут быть вызваны изменениями магнитных свойств горных пород, приводящими к отложению углеводородов. Все эти методы дополняются спутниковой и аэрофотосъемкой: эти снимки используются для выявления особенностей местности и прогнозирования того, где могут быть спрятаны нефтяные ловушки.
Сегодня стало проще получать спутниковые снимки, аэрофотосъемку можно делать удаленно и обрабатывать с помощью нейронных сетей, а магнитные датчики можно запускать в воздух и даже в космос. Современные разработки учёных позволили «возродить» старые методы геологоразведки, ранее считавшиеся неэффективными. Например, геохимия.
За последнее столетие появилась теория, что природный газ в подземных отложениях может мигрировать в определенных местах и подниматься на поверхность. Таким образом, можно отобрать, изучить пробы почвы и недр и определить наличие газоносных пластов на основе повышенных концентраций углеводородов, таких как метан. Однако изначально не было дешевых и быстрых технологий, позволяющих однозначно отделить биогенный метан (выделяемый почвенными бактериями) от термогенного метана, образующегося в подземных месторождениях нефти и газа. Уже существуют методы, позволяющие измерить содержание изотопов углерода и определить соотношение термогенного и биогенного метана в образце.
—Данис Нургалиев, директор Института геологии и технологии углеводородов Казанского федерального университета
Какими бы продвинутыми ни были современные технологии, геологоразведочные работы неотделимы от человеческой изобретательности. Сегодня в число экспертов входят математики, физики, программисты, операторы интеллектуальных машин, юристы, предприниматели и даже специалисты по топонимике (науке о географических названиях.
"У нас был случай", - напомнил эксперт. «Мы искали нефтяное месторождение и в какой-то момент один из моих коллег заметил, что в районе, где мы работали, есть деревня Черный Ключ. Я спросил у местных, откуда такое интересное название. Оказалось, нефть всплыла здесь уже давно. Мы нашли следы этих торговых точек - и, собственно, нашли залежь. ИИ об этом не догадался.
[Моя] НаукаНаучныеУчёныеЭнергетика (производство энергии) НефтепромыслыСмотреть Длинную статью 4Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Как в СССР искали нефтяные месторождения и как их ищут сегодня.