Геологоразведка и запасы нефти. Часть I

Для того чтобы добыть нефть, её нужно сперва найти. В начале нефтяной эры можно было, конечно, бурить скважины и наугад — тогда в основном разрабатывались неглубокие залежи в обжитых районах с развитой инфраструктурой, поэтому бурение было относительно недорогим. Теперь так уже не получается, и перед бурением желательно как-то удостовериться в наличии нефти, чтобы повысить вероятность успеха. Кроме того, чтобы добыть нефть рациональным и экономически целесообразным способом, нужно знать, сколько её вообще есть, а также где именно и в каких условиях она залегает. Все эти задачи нефтяная промышленность решает посредством геологоразведочных работ, или геологоразведки.

Не секрет, что месторождения нефти по земному шару распределены не равномерно, а приурочены к нефтегазоносным осадочным бассейнам. Под осадочными бассейнами понимают впадины кристаллического фундамента, заполненные слоями осадочных горных пород — осадочным чехлом. В одном бассейне нефти может быть больше, в другом меньше, и связано это в первую очередь с их строением и геологической историей. Представить себе нефтегазоносный бассейн поможет рисунок; более подробно о геологии и происхождении нефти можно прочитать в соответствующей статье. Геологоразведка основана на современных представлениях об органической теории происхождения нефти и её миграции в пределах осадочного бассейна из нефтематеринских пород в так называемые ловушки.

В нефтегазовой геологоразведке применяется масса методов. Например, геохимические методы основаны на определении следовой концентрации в воздухе и воде углеводородных газов. Положительные результаты геохимии позволяют делать предположения о том, что углеводороды в данном районе, как минимум, генерировались. Это хороший, прямой признак. В некоторых местах нефть или углеводородный газ могут непосредственно выходить на поверхность в заметных невооружённым взглядом количествах. Это ещё более хороший признак.

Далее, гравиразведка и магниторазведка изучают, соответственно, аномалии гравитационного и магнитного поля. При электроразведке измеряется и изучается распределение электрического сопротивления горных пород. Скопления нефти и газа по этим трём методам дают слабо выраженные аномалии. Эти методы нужны скорее для изучения общего строения осадочного бассейна. Сходные цели преследуются и при проведении аэрофотосъёмки или спутниковой съёмки. На таких снимках часто видны характерные структуры земной поверхности, которые могут служить косвенным признаком наличия ловушек. Геологию осадочного бассейна можно изучить и по обнажениям горных пород (выходам их на поверхность), и по специально для этого пробурённым опорным или параметрическим скважинам (даже если в них не оказалось нефти, эти скважины всё равно полезны).

Когда осадочный бассейн или его район достаточно хорошо изучен, и есть основания предполагать наличие в нем месторождений нефти, можно приступать к поиску потенциальных ловушек. В этом помогает главный метод геологоразведки на нефть — сейсморазведка.

Сейсморазведка основана на распространении в горных породах упругих колебаний, или сейсмических волн. Источником этих колебаний служит небольшой заряд взрывчатого вещества, или специальная машина, умеющая резко ударять по грунту чем-нибудь тяжёлым, или хлопающий в воде воздушный пузырь (для морской сейсморазведки). В общем, нечто, передающее вниз в горную породу резкий низкочастотный звук, то есть упругие волны.

Любые волны имеют свойство отражаться. В данном случае волны отражаются от границы раздела сред с разным акустическим сопротивлением. Обычно эта граница совпадает с границей между пластами различных горных пород. Чем больше различие в акустическом сопротивлении, тем большая часть энергии волны отражается, причём, вполне ожидаемо, угол отражения равен углу падения. Оставшаяся часть волны проходит дальше, за границу раздела. Поскольку пластов много, волна многократно отражается и приходит обратно на поверхность. Там её многократное возвращение регистрируют многочисленные приёмники, расставленные в одну линию с источником (сейсмический профиль). Зная скорость распространения звука в горной породе, по записям с приёмников можно восстановить так называемый сейсмический глубинный разрез, который в той или иной мере воспроизводит реальную структуру пластов под сейсмическим профилем (см. рисунок). Зная геологию бассейна, на основе сейсмического разреза можно составить представление о геологическом разрезе.

Интерпретация данных сейсморазведки — это сложная обратная задача, требующая к тому же обработки очень больших массивов информации. Поэтому главным фактором развития сейсморазведки исторически было развитие вычислительной техники. В частности, в последние 10—20 лет всё чаще применяется так называемая 3D-сейсморазведка, при которой приёмники расставляются по площади в ряды и шеренги. Это позволяет получить не плоский разрез, а объёмный куб данных — отсюда и название «3D». Соответственно, более старый способ, при котором приёмники выстраиваются в одну линию, называется 2D-сейсморазведкой. Интерпретация 3D-сейсмики требует кардинально большей вычислительной мощности и ресурса хранения данных, которые стали технически доступны сравнительно недавно.

После того, как с помощью сейсмики выявлены потенциальные ловушки для нефти, можно приступать к самому дорогостоящему методу геологоразведки — поисково-разведочному бурению. Здесь всё достаточно просто. Если в пробурённой скважине из какого-нибудь пласта получен приток нефти, то это означает открытие нового месторождения или залежи, то есть успех. Если же приток не получен или, как говорят, скважина сухая, то это неудача. Бурение — это единственный достоверный способ чётко и однозначно определить, есть в данном конкретном месте нефть, или её там нет. Все предыдущие методы геологоразведки дают лишь большую или меньшую вероятность.

При освоении нефтегазоносного бассейна в первую очередь бурят поисково-разведочные скважины, естественно, в самых больших структурах — потенциальных ловушках, выявленных сейсморазведкой. Поэтому и открыть получается обычно в первую очередь самые большие месторождения. Потом переходят к всё более мелким структурам во всё менее вероятных местах, требующих всё более тщательной подготовки и всё более детального изучения сейсморазведкой. Так что чем дальше, тем в более неблагоприятных геологических условиях ведётся поиск нефти. Несмотря на это, коэффициент успешности поисково-разведочного бурения (доля успешных скважин от общего числа) в наши дни составляет более 50%. И это правильно, ведь, как известно, хорошая подготовка — залог успеха.

Ключевой результат геологоразведочных работ и важнейший показатель деятельности любой нефтяной компании — это прирост извлекаемых запасов. В случае удачного поисково-разведочного бурения производится подсчёт геологических запасов нефти и технико-экономическое обоснование коэффициента извлечения нефти (КИН). Выполненные работы дают возможность рассчитать извлекаемые запасы нефти, путём умножения геологических запасов на КИН. В России геологические и извлекаемые запасы проходят экспертизу в государственной комиссии по запасам полезных ископаемых и учитываются государственным балансом. Помимо этого, увеличение запасов нефти может быть отражено в отчёте международного аудита запасов, который производят различные коммерческие организации в соответствии с определёнными требованиями по заказу нефтяной компании. При этом по определённым причинам запасы по аудиту практически никогда не совпадают с запасом по балансу.

Из одного предыдущего абзаца понятно, что термин «запасы нефти», как минимум, неоднозначный. Тем не менее, в СМИ он постоянно используется без всякого уточнения. Более того, можно встретить ещё и термин «ресурсы нефти», до недавнего времени особенно регулярно употреблявшийся в отношении Арктики. Как понять, что конкретно имеется в виду?

Запасы и ресурсы

Понять бывает действительно непросто.

Для начала определимся, чем запасы отличаются от ресурсов. Для этого есть очень чёткий критерий — запасы нефти могут появиться только после успешного поисково-разведочного бурения. Если из какой-то структуры не было получено промышленного притока нефти, то в ней могут быть только ресурсы. Можно сказать, что ресурсы — это некоторая оценка количества нефти в потенциальной ловушке на тот случай, если в ней вообще есть нефть. При этом есть ли вообще в ловушке нефть или нет — мы точно не знаем, ловушка вполне может оказаться и пустой. Могут быть и другие, ещё более умозрительные категории прогнозных ресурсов — например, ресурсы нефти некоторого района на тот случай, если в нем есть потенциальные ловушки (чего мы пока точно не знаем). Если сложить ресурсы нефти по всем потенциальным ловушкам и районам в бассейне, то получим его общие ресурсы.

Часто бывает нужно сравнить запасы с прогнозными ресурсами. Для этого используют статистически обоснованные коэффициенты перевода ресурсов в запасы. Для различных регионов и разных видов ресурсов они, конечно же, разные; среднепотолочный диапазон — от 0,1 до 0,3. То есть, если для некоторого бассейна или района на начальной стадии его освоения подсчитана величина прогнозных ресурсов нефти, то можно сказать, что величина реальных запасов нефти в нем будет, скорее всего, в 3-10 раз меньше.

И запасы, и ресурсы, бывают геологическими и извлекаемыми. Соотношение между извлекаемыми и геологическими показывает коэффициент извлечения нефти. Когда говорят о просто запасах, имеют в виду по умолчанию именно извлекаемые запасы. Мы тоже дальше везде будем иметь в виду извлекаемые запасы.

Согласно международной классификации запасы могут быть доказанными и недоказанными. Опять же, если не указано иное, то обычно подразумеваются доказанные запасы. Проистекает это деление из того факта, что успех поисково-разведочной скважины доказывает наличие запасов только в непосредственной близости от неё. На некотором удалении (скажем, более километра) уже появляются сомнения, и предполагаемые там запасы считать доказанными нельзя. В пласте может существовать не различимый по данным сейсморазведки непроницаемый разлом, нарушающий его связность; за разломом нефти может и не оказаться. На расстоянии пласт и сам может постепенно измениться, стать непродуктивным; например, в результате замещения проницаемого песчаника непроницаемыми сланцами. Наконец, как говорилось выше, интерпретация данных сейсморазведки — сложная обратная задача, и её отнюдь не всегда удаётся решить правильно. Поэтому нет стопроцентной уверенности в том, что видимая по сейсморазведке ловушка имеет именно такие размеры — она может оказаться и существенно меньше.

Кроме того, на доказанность или недоказанность запасов влияют ещё и экономические показатели. Например, запасы могут быть расположены в сверхнизкопроницаемых пластах, разработка которых современными технологиями очень затруднительна или невозможна; или же они могут находиться в недоступных географических районах, для рентабельного освоения которых нужны на порядок более высокие цены на нефть. Такие запасы тоже считаются недоказанными.

Таким образом, определение доказанных запасов сводится примерно к следующим пунктам:

1. Существование залежей нефти должно быть подтверждено успешным бурением.
2. Специалисты в области геологии и разработки должны быть достаточно уверены в существовании и возможности извлечения этих запасов с применением известных технологий в существующих макроэкономических и политических условиях.
3. Их уверенность должна быть основана на имеющейся геологической и иной информации о рассматриваемых залежах.

Существуют разные определения доказанных запасов, и, соответственно, существуют разные методики их подсчёта. Особенно выразительно они могут различаться в части того, что подразумевается под «уверенностью» в существовании запасов в пункте 2. В одной и той же геологоразведочной ситуации одна методика может позволять специалисту уже быть уверенным в запасах, а другая — ещё нет. Соответственно, первая методика будет давать более высокие значения доказанных запасов.

В России для целей международного аудита запасов применяются две зарубежные системы классификации: SPE-PRMS и SEC. Первая из них, SPE-PRMS, основана на вероятностной оценке запасов. Доказанными запасами в этой системе считаются те запасы, в отношении которых «уверенность» составляет 90% и выше. Кроме доказанных, в SPE-PRMS используются также вероятные запасы (вероятность от 50 до 90%) и возможные (от 10 до 50%). Эта система более полезна для специалистов-нефтяников. Система SEC считается ориентированной на инвесторов; она предъявляет повышенные требования к доказательствам наличия и возможности добычи нефти. Поэтому доказанные запасы по классификации SEC обычно оказываются меньше, чем по SPE-PRMS.

Российская классификация запасов в настоящий момент содержит четыре категории запасов, выделенных по степени достоверности и изученности в порядке убывания — A, B, C₁ и C₂. Первые три категории обычно называют промышленными и рассматривают все вместе, с обозначением ABC₁. Считается, что запасы ABC₁ примерно соответствуют доказанным по международной классификации, хотя на самом деле они обычно оказываются больше и SPE-PRMS, и SEC. Категория C₂, таким образом, примерно соответствует вероятным запасам. В СМИ и пресс-релизах могут приводиться как запасы ABC₁, так и запасы ABC₁+C₂.

При составлении проектов разработки месторождений используются либо запасы ABC₁+C₂ по российской классификации, либо сумма доказанных и вероятных запасов по международной классификации. Из приведённого выше описания международной классификации ясно, что реальная величина запасов, скорее всего, близка именно к доказанным плюс вероятным (эта оценка запасов называется ещё 2P). По определению вероятность того, что реальные запасы больше чем оценка 2P, составляет 50%; соответственно, ровно с такой же вероятностью они могут оказаться меньше. Из этого следует интересный вывод: доказанные запасы почти наверняка меньше, чем реальные. Конечно, всё это верно при том условии, что запасы посчитаны корректно, и оценки не завышены.

В других странах могут применяться свои, национальные правила классификации запасов. Если страна не проводит международный аудит запасов и не раскрывает геологическую информацию о своих месторождениях (а многие страны с большими запасами нефти именно так и поступают), то о соответствии заявленных доказанных запасов международным или любым другим системам остаётся только гадать.

Несмотря на описанные выше сложности с определениями и методиками, все аналитики складывают доказанные запасы по различным странам и нефтяным компаниям, не обращая внимания на то, что складывают они зачастую яблоки с апельсинами. Поступают они так от безысходности — другого варианта как-то оценить мировые запасы нефти, просто нет. В следующей части статьи мы тоже займёмся этим увлекательным делом и заодно посмотрим, надолго ли хватит нефти, и кому.

Читать продолжение: Геологоразведка и запасы нефти. Часть II