Дистанционное зондирование: новые технологии – новые возможности поиска нефти и газа

      Комментарии к записи Дистанционное зондирование: новые технологии – новые возможности поиска нефти и газа отключены

Дистанционное зондирование: новые технологии – новые возможности поиска нефти и газа

№1(2), 2009 г.

Д. М. Трофимов

Начавшееся неспециализированное падение добычи нефти и газа связано с тем что, ветхие нефтегазоносные регионы (Волго-Уральский, Тимано-Печорский и Западно-Сибирский) вступают во время падающей добычи. Поисковые работы на шельфе в условиях сокращения инвестиционных проектов на 2009-2010 гг. мало настоящи, а возможности освоения высоко перспективной Восточно-Сибирской провинции быстро замедляется.

Развитие данной негативной тенденции будет усугубляться неизменно возрастающей ценой сейсморазведки и бурения. В этих условиях остается фактически неиспользованным резерв продолжения поисковых работ – использование космических способов, не требующих громадных денежных затрат.

Способы дистанционного зондирования Почвы (ДЗЗ) смогут обеспечить на поисковом этапе своевременное изучение громадных площадей труднодоступной ВосточноСибирской нефтегазоносной провинции и позволяют:

  • совершить тектоническое районирование слабоизученных территорий Восточной Сибири и Дальнего Востока и на данной базе обеспечить нефтегазогеологическое районирование с выделением территорий нефтегазонакопления;
  • составить карты ловушек нефти и газа и фонда самые перспективных районов, на которых прежде всего нужно проводить сейсморазведочные работы.

Спецификой нефтегазовой геологии и геологии, например, есть низкая плотность информации, приобретаемой дискретно в виде отдельных геофизических профилей и скважин (рис. 1). Т. е., имеет место недостаток информации при сложном строении ловушек нефти и газа.

Эта неприятность не решается за счет «субъективной» межпрофильной и межскважинной корреляции. Кроме того сгущая сеть профилей при проведении сейсморазведки 3D, трассирование разрывных нарушений, в особенности, если они имеют малую амплитуду либо выражены в виде территорий трещиноватости, не всегда вероятно.

Сейсморазведочными работами довольно надежно (с возможностью в среднем 0,5-0,8) решается вопрос обнаружения структурных и тектонически-экранированных ловушек нефти и газа, а вопрос прогнозирования в них залежей не решается – ни теоретически, ни фактически. Так, за более чем 100 лет нефтегазовой геологии прямые показатели нефти и газа в ловушках, подготовленных к глубокому бурению, хотя бы с возможностью 0,6-0,7, не могли быть установлены.

В базу ответа поискового бурения скважин берутся, в большинстве случаев, экспертные оценки сейсморазведчиков и геологов, являющиеся, в некоей степени, субъективными. Наряду с этим нужно подчернуть, что по всемирный статистике месторождения углеводородов из года в год раскрываются в среднем двумя-тремя и громадным числом скважин.

Рис. 1. Схема сопоставления плотности исходной информации при проведении сейсморазведочных и космических изучений

Издержками низкой плотности геолого-геофизической информации, приобретаемой при сейсморазведке и бурении, являются:

  • довольно низкий коэффициент извлечения нефти, не превышающий 0,4, а фактически являющийся более низким;
  • преждевременное заводнение залежей, приводящее как к нерентабельной коэффициента добыче и снижению извлечения нефти, извлекаемой вместе с водой;
  • бурение лишних эксплуатационных скважин, что, в конечном итоге, ведет к увеличению себестоимости нефти и газа.

Появление новых разработок ДЗЗ с космических и авиационных носителей открывает возможности отработки и внедрения комплекса поисковых космических способов, имеющих огромное преимущество перед классическими видами работ – высокая плотность исходной информации (в среднем до 20-30 точек на 1 кв. км). На данный момент главными препятствиями на этом дороги являются:

  • психотерапевтические нюансы неприятия космических способов у последовательности начальников фирм нефтегазовой отрасли и отсутствие обоснованной информации об их современных возможностях;
  • отсутствие серийных образцов отечественной дистанционной аппаратуры, прошедших опробования на нефтяных и газовых месторождениях.

Разглядим и сравним применяемые на данный момент виды классических и других им поисковых работ.

На данный момент при классическом подходе к поискам нефти и газа употребляются лишь два вида работ: сейсморазведка и бурение. Сейсморазведка решает подготовки ловушек и задачи выявления к глубокому бурению для оценки нефтегазоносности (табл. 1).

Таблица 1. Схема поисковых работ нефти и газа геолого-геофизическими способами и их цена (цена работ может колебаться в зависимости от площади изучаемого участка, стоимости применяемых повторной обработки и снимков сейсморазведочных данных. Цена работ в северной части Тимано-Печорской провинции на конец 2008 г.)

По окончании последовательности, не смотря на то, что и ограниченных, умело-методических работ при отыскивании нефти и газа может и частично употребляется дистанционное зондирование в видимом и инфракрасном диапазонах, включая лазерную съемку (табл. 2).

Таблица 2. Схема поисковых работ нефти и газа космическими способами (осуществляется пред постановкой сейсморазведки) и их цена

Съемка в ультрафиолетовом диапазоне регистрирует лишь ареал распространения нефтепроявлений и их продуктов на земной поверхности. Опыт применения этого вида съемки говорит о том, что она самый действенна при зондировании с маленьких высот, т. е. с самолетных носителей. Особенно актуально применение съемки в ультрафиолетовом диапазоне на шельфе, где цена геолого-разведочных работ огромна.

Эту же задачу на акватории может решать и радиолокационная съемка.

Съемки в видимом диапазоне спектра используются для ответа задач прогнозирования структурных оценки и ловушек их нефтегазоносности. При прогнозировании структурных ловушек нефти и газа дистанционное зондирование есть в некоей степени соперником сейсморазведки в отношении установления их границ на земной поверхности, но не глубин залегания.

Эти способы значительно различаются по плотности исходной информации, но главным преимуществом сейсморазведки есть возможность определения глубинных границ изучаемых объектов. При ответе данной задачи самый целесообразно комплексирование дистанционного зондирования и сейсморазведки, что разрешает существенно снизить затраты на сейсморазведку, в особенности при применении модификации ЗD, не снижая уровень качества работ, а значительно увеличивая их достоверность.

Анализ возможности подтверждения прогноза согласно данным съемки в видимом диапазоне спектра, оцененной по практически всем нефтегазоносных бассейнов России и бывших советских республик на примере нескольких сот изученных объектов, продемонстрировал следующее. Значение возможности колеблется от 0,5 для слабо изученных регионов до 0,9 для прекрасно изученных территорий, к примеру, Западной Сибири, т. е. сопоставимо с результативностью сейсморазведки.

Прогнозирование ловушек нефти и газа осуществляется как визуально, так и в автоматическом режиме (рис. 2). Результативность их близка, но при визуальном дешифрировании снимков отмечается субъективизм исполнителя, а при автоматизированном дешифрировании возрастает количество выделяемых объектов за счет значительно большего восприятия градаций спектральных черт.

Рис. 2. Пример визуального и автоматизированного дешифрирования локальной структуры

Более действенной если сравнивать с многоспектральной есть радиолокационная съемка, осуществляемая со спутников TerraSARX, RADARSAT1, 2, Envisat, ERS1, 2, ALOS (PALSAR) [1]. На радиолокационных снимках за счет снятия либо понижения маскирующего действия растительного покрова, являющегося помехой, структурный рисунок изучаемых объектов выделяется более четко (рис. 3).

Рис. 3 Структурная информативность космических снимков, взятых в разных диапазонах электромагнитного спектра на район Чаяндинского месторождения: а) космический снимок в видимом диапазоне спектра (Landsat 7); б) космический снимок в радиодиапазоне (ERS)

Второе преимущество этого вида съемки содержится в возможности получения размеров современных подвижек земной поверхности над ловушками и осложняющими их разломами с точностью до нескольких сантиметров [2], по которым возможно оценить степень подвижности:

  • разрывных нарушений, каковые смогут являться открытыми каналами и привести к разрушению залежей, в особенности газа, либо падению пластового давления;
  • структурной ловушки, поскольку при ее интенсивном подъеме понижается геостатическое давление и происходит изменение уровня эмигрировавшего газа либо ее переформирование.

Информация в видимом диапазоне спектра кроме этого возможно использована при оценке нефтегазоносности ловушек, подготовленных к глубокому бурению. На основании бессчётных опытов установлено, что при наличии маленького количества углеводорода, мигрирующего из месторождений к поверхности Почвы и скапливающегося в земле, в них происходит последовательность химических преобразований, негативным образом воздействующих на корневую совокупность растений и приводящих к трансформации количества каротиноидов, определяющих изменение окраски листьев.

Данный достаточно узкий эффект регистрируется в довольно узком спектральном диапазоне (порядка 10-20 нм) и именуется светло синий сдвиг (рис. 4). Самый действенно он фиксируется на гиперспектральных изображениях, приобретаемых со спутника EO-1 (Hyperion) и др.

Так, в ареале месторождения регистрируется изменение фоновых черт растительного покрова, имеющее повсеместное развитие во всех нефтегазоносных бассейнах России. Данный вид изучений прошел стадию опытнометодических работ, но использования на практике не отыскал.

Рис. 4 Схематический геологический разрез через структурную ловушку, отраженную на спектральной кривой в красной территории понижением отражательной характеристики на уровне фона

Для оценки содержания метана и легких углеводородов возможно применять оптические трассовые газоанализаторы, погрешность измерений у которых колеблется от 3 до 10% от средней концентрации по длине изучаемого профиля.

Следующий вид дистанционного зондирования, кроме этого решающий задачу прогноза нефтегазоносности – это лидарная съемка. На нефтегазовых месторождениях прошел диагностику наземный вариант лидарного зондирования, продемонстрировавший отличный итог (рис. 5). При довольно низких фоновых значениях метана его величина в контуре месторождения увеличивается многократно.

Минимальное содержание регистрируемого метана может составлять одну миллионную долю от количества воздуха.

Рис. 5 Изменение концентрации метана по профилю, пересекающему Анастасиевско-Троицкое газовое месторождение

Громаднейший интерес воображает применение инфракрасной (ИК) съемки при ответе задачи прогноза нефтегазоносности для обоснования бурения поисковых скважин. Это связано с тем, что представляется вероятным:

  • проверить уровень качества ловушки нефти и газа;
  • выяснить наличие разрывных нарушений через трассирование территорий разгрузки глубинных вод, их влияние на сохранность залежи и установить яркий канал связи между земной поверхностью и скоплениями углеводородов с целью проведения химических изучений;
  • проанализировать значимость геотермического критерия нефтегазоносности.

Разработка методики применения ИК-съемки осуществлялась в пределах Западно-Сибирской и Тимано-Печорской нефтегазоносных провинций в условиях широкого развития и тайги болот [3]. Традиционно ИК-съемку проводили в степных либо полупустынных ландшафтах, что разрешало исключить действие растительного покрова.

Т. е., полученный итог представляет собой первый хороший опыт использования на практике нового, слабо изученного вида дистанционного зондирования при нефтегазопоисковых работах в непростых ландшафтных условиях. Результат основан на применении специального ПО.

Сложность интерпретации результатов инфракрасной съемки содержится в том, что земная поверхность в пределах изучаемых объектов имеет температуру, близкую к приземному воздуху и окружающей среде. Это затрудняет локализацию геотермической странности в пространстве с учетом бессчётных экранирующих и искажающих факторов ландшафтной геологической среды и оболочки, и идентификацию теплового потока, связанного с наличием залежи и ловушки углеводородов.

Практически имеет место сложное, разнонаправленное сотрудничество всех компонентов ландшафта, которые связаны с отражательными, поглощающими и излучающими процессами в воздухе и на поверхности Почвы, правильный учет которых не представляется вероятным без особых полевых измерений. С целью ответа данной геологической задачи был совершён анализ температур приземного воздушного пространства, земной поверхности, включая почвенно-растительный покров и подпочвенный геологический субстрат. Анализ температурных характеристик на нескольких уровнях разрешил выйти на хороший вариант оценки фона, на уровне которого оцениваются приращения температур геологических объектов (разрывных нарушений и локальных структур).

С целью проверки созданной методики проводилось сопоставление температурных черт, взятых с разных носителей ИК-разных высот и аппаратуры съемки. Не обращая внимания на действие влажности факторов (и ряда литологии), оказывающих громадное действие на температуру геологического субстрата, по практически всем профилей, пересекающих изучаемые объекты, были взяты довольно высокие коэффициенты корреляции для дистанционно измеренных из наземных замеров и космоса температур.

На основании этого расчеты приращений температурных значений относительно фона для разрывных типов нарушений и всех структур проводились на локальном и региональном уровнях. Последний был менее действенным. Изучения выполнялись как по отдельным профилям (рис. 6), так и по всей площади объекта (рис.

7). Полученные результаты говорят о том, что созданная методика объективно отражает индивидуальность геотемпературных полей излучаемых погребенным геологическим объектом и разрешает применять способы распознавания для классификации локальных структур.

Рис. 6 Температурные профили через месторождение и пустую структуру

Рис. 7. Прогнозирование нефтегазоносности структур, подготовленных к поисковому бурению, согласно данным ИК-съемок

Учет изюминок распределения теплового потока снабжает установление пространственной связи с локальными поднятиями. Для эталонных структур, содержащих и не содержащих промышленные скопления нефти и газа, где температурное поле вычислено за вычетом ландшафтного фона, отмечается совпадение ИК-аномалий, характеризующихся повышенными и пониженными значениями температур, с контурами поднятий, выделенных в видимом диапазоне спектра.

Изучение температурных черт исследуемых объектов разрешает сделать следующие выводы:

  • разрывные нарушения и локальные структуры выделяются по личным температурным значениям на уровне локального и регионального фона;
  • величины температурных полей изменяются за счет сезонных, суточных и спектрально-временных вариаций температурных показателей компонентов ландшафта при сохранении тенденций, характерных каждому локальному объекту;
  • как правило границы структур, установленных по космическим снимкам в видимом диапазоне спектра, характеризуются трансформацией значений температур относительно свода (рис. 6), что говорит о достоверности спрогнозированных границ.

Приведенные результаты геологической интерпретации данных ИК-оценки и съёмок возможностей их применения при прогнозе нефтегазоносности локальных структур, распознанных и подготовленных к глубокому поисковому бурению, разрешают сделать последовательность выводов:

  • температурные кривые, выстроенные по сейсмопрофилям, пересекающим локальные объекты, в общем отражают форму поднятий и осложняющих их разрывных нарушений, что говорит о достоверности исследований, включая результаты структурного дешифрирования космических снимков;
  • интенсивность проявления теплового потока в пределах локальных поднятий ниже, чем в территориях термально активных разрывных нарушений, за счет разгрузки по ним глубинных флюидно-газовых струй, трассирующих каналы связи нефтегазоносных пластов с земной поверхностью (рис. 6);
  • температурные поля в комплексе со спектральными чертями в некоей степени, отражают (прямо либо косвенно) последовательность параметров (структурных, гидродинамических и химических), применяемых при прогнозе нефтегазоносности.

В ходе классификации поисковых объектов анализируется три типа структурных ловушек, характеризующиеся наличием нефтегазовых залежей, содержащих непромышленные пустые поднятия и скопления углеводородов. Нужно выделить, что в большинстве случаев работы проводятся в условиях структурно-тектонической территории, которой характерны близость литологофациальных черт условий формирования и осадочного чехла.

Но, в пределах структурных территорий геотемпературные показатели различаются, сохраняя возможность распознавания различных классов объектов. Т. е., в пределах однотипных структурных территорий отмечаются относительная дифференцированность и различия типов структур содержащих и не содержащих скопления углеводородов в распределении температурных показателей, взятых в ближнем, дальнем диапазонах и среднем инфракрасной области спектра (рис. 7).

Эти сведенья разрешают подойти к формированию геотемпературных показателей оценки нефтегазоносности прогнозируемых, распознанных либо подготовленных к бурению локальных поднятий.

Подводя результат, нужно выделить, что способы дистанционного зондирования смогут действенно употребляться на разных этапах поисковых работ нефти и газа, как в комплексе, так и самостоятельно. На стадии обнаружения ловушек нефти и газа применение космических способов разрешает на одном объекте сократить протяженность сейсмопрофилей (модификации 2D) до 50 км, что может составить порядка 400 тыс. руб. (в условиях Восточной Сибири). При совместном применении космических способов и сейсморазведки модификации 2D, сейсморазведку в модификации ЗD, затраты на которую на один объект составляют пара миллионов рублей, возможно не проводить.

На стадии оценки нефтегазоносности эта задача решается бурением скважины, которая при глубине 4 км стоит в среднем около 100 миллионов рублей. Причем, для ответа данной задачи может потребоваться две три скважины.

Наряду с этим, суммарные затраты отмеченных выше дистанционных способов смогут составить порядка нескольких миллионов рублей.

Результаты умело-практического применения и методических работ новых способов дистанционного зондирования говорят о том, что комплексирование классических и новых космических способов разрешает:

  • сократить сроки работ;
  • уменьшить затраты;
  • повысить достоверность прогнозирования;
  • создать базы данных по изучаемым объектам с целью более рационального и действенного проведения предстоящих разведочных и эксплуатационных работ.

ХантыМансийский АО – Югра. Синтезированное цветное изображение в естественных цветах

Перечень литературы:

  1. Никольский Д. Б. Сравнительный обзор современных радиолокационных совокупностей // Геоматика. – 2008. – № 1. – С. 1118.
  2. Колесникова О. Н. Новые возможности ПО SARscape для обработки радиолокационных данных // Геоматика. – 2008. – № 1. – С. 1821.
  3. Райкунов Г. Г., Серебряков В. Б., Трофимов Д. М. Автоматизированная программа прогнозирования антиклинальных ловушек нефтегазоносных регионов (Станвид-2) // Тез. конференции «60 лет развития способов дистанционного зондирования природных ресурсов: перспективы и итоги» – СПб: НИИКАМ, 2004.

Специалистов по геологической съемке, поиску и разведке месторождений полезных ископаемых готовят в


Подобранные по важим запросам, статьи по теме: