Cómo explorar yacimientos de petróleo y gas a gran velocidad y a gran nivel es una tarea muy compleja. El petróleo suele estar enterrado a miles de metros bajo tierra y no puede verse ni tocarse en la superficie. Incluso si hay muestras de petróleo y gas en el terreno, no es seguro que haya depósitos de petróleo y gas bajo tierra. Si desea encontrarlo, debe encontrar formas de obtener datos geológicos y comprender las reglas. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología y la práctica y el resumen continuos de la humanidad, existen cada vez más métodos para buscar petróleo. En resumen, existen principalmente métodos geológicos terrestres, métodos de exploración geofísica, métodos de exploración geoquímica y métodos de exploración de perforación.
1. Método de geología terrestre El método de geología terrestre es el método de trabajo más básico para la búsqueda de petróleo y su contenido de investigación es muy rico. Los trabajadores de exploración petrolera utilizan conocimientos geológicos y llevan herramientas simples como brújulas, martillos y lupas para observar directamente los afloramientos naturales y artificiales en el campo. Comprender la estratigrafía, estructura, visualización de petróleo y gas, hidrogeología, geografía física, etc. del área de exploración. Descubra las condiciones que favorecen la generación y acumulación de petróleo y gas, a fin de lograr el propósito de encontrar petróleo y gas.
2. Método de exploración geofísica El método de exploración geofísica es un método que utiliza principios físicos y tecnología para resolver problemas geológicos. De acuerdo con las diferentes propiedades físicas de las rocas subterráneas, como la densidad, el magnetismo, la electricidad y la elasticidad, se utilizan instrumentos de precisión para medir en el suelo para comprender las fluctuaciones de las formaciones rocosas subterráneas, encontrar estructuras de almacenamiento de petróleo y lograr el propósito de encontrar petróleo. y yacimientos de gas. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, especialmente las computadoras, los métodos de exploración geofísica se han desarrollado rápidamente. Los métodos de exploración geofísica comunes incluyen la exploración por gravedad, la exploración magnética, la exploración eléctrica y la exploración sísmica.
1. Estudio de gravedad El estudio de gravedad utiliza un gravímetro en el suelo para medir los cambios en la gravedad causados por las diferencias en la densidad de las rocas subterráneas. Utiliza principalmente cambios en la aceleración de la gravedad para estudiar estructuras geológicas y buscar minerales subterráneos.
El valor normal de la aceleración de la gravedad en diferentes latitudes se calcula mediante la siguiente fórmula:
go=9.78318×(1+0.0053024sin2Φ-0.0000058sin22Φ) (3-1) donde Ф —— Latitud; go: el valor teórico de la aceleración de la gravedad en una determinada latitud, m/s2.
Utiliza un gravímetro para medir la aceleración gravitacional en un lugar determinado de la corteza terrestre y corregirla al valor correspondiente al nivel del mar. Si el valor de aceleración de la gravedad corregido no coincide con el valor normal teórico calculado según la fórmula anterior, se denomina anomalía de la gravedad. Si el valor de corrección es mayor que el valor teórico, se denomina anomalía positiva; en caso contrario, se denomina anomalía negativa. Las anomalías de la gravedad reflejan la composición y distribución de diferentes materiales en la corteza terrestre. Según el tamaño del rango de anomalías de gravedad, se puede dividir en anomalías de gravedad regionales y anomalías de gravedad locales. Las primeras tienen un rango grande y las segundas tienen un rango pequeño. El estudio de las anomalías de la gravedad regional puede ayudar a comprender la estructura interna de la corteza terrestre, y el estudio de las anomalías de la gravedad local puede conducir a la exploración de minerales. Las áreas con materiales menos densos, como petróleo, carbón, sal y otros minerales no metálicos enterrados bajo tierra, a menudo muestran anomalías de gravedad negativa, mientras que las áreas con materiales enterrados de mayor densidad, como hierro, cobre, zinc y otros minerales metálicos, a menudo muestran anomalías de gravedad positiva. .
2. La exploración magnética utiliza un magnetómetro para medir los cambios magnéticos de las rocas subterráneas en el suelo o en el aire para explorar estructuras geológicas subterráneas y encontrar ciertos minerales.
Los datos de elementos geomagnéticos medidos por observatorios geomagnéticos ubicados en varios lugares se corrigen y se eliminan los efectos de los cambios locales y a corto plazo en el geomagnetismo. El valor del campo geomagnético básico global obtenido se denomina valor normal. Durante la medición real, si se encuentra que los valores medidos del elemento geomagnético no coinciden con los valores normales, se denomina anomalía geomagnética. Las anomalías geomagnéticas son signos de cambios locales en los materiales magnéticos subterráneos, a partir de los cuales se pueden detectar macizos rocosos magnéticos y yacimientos minerales subterráneos. Por ejemplo, la magnetita, el mineral de níquel, las rocas ultrabásicas, etc. son minerales y rocas fuertemente magnéticos que reflejan anomalías geomagnéticas positivas. Las minas de oro, las minas de cobre, las minas de sal, el petróleo, etc. son sustancias débilmente magnéticas o no magnéticas que reflejan una geomagnética positiva; Las anomalías geomagnéticas son anomalías negativas.
3. Existen diferencias en la conductividad eléctrica entre las rocas de la corteza terrestre utilizando métodos eléctricos. Observar y estudiar los patrones de distribución de campos de corrientes artificiales o corrientes telúricas puede ayudarnos a comprender las estructuras geológicas subterráneas y buscar petróleo crudo, gas natural y otros minerales.
Las observaciones continuas se llevan a cabo en estaciones de observación fijas, y la gran cantidad de datos obtenidos se pueden corregir para obtener valores normales del campo eléctrico. En la medición real, la inconsistencia entre el valor medido y el valor normal se llama anomalía geoeléctrica. Las anomalías geoeléctricas pueden reflejar la existencia de yacimientos minerales o estructuras geológicas.
4. Exploración sísmica El método de exploración sísmica utiliza principalmente las diferencias elásticas de las rocas de la corteza terrestre y se basa en la teoría ondulatoria de la física para estudiar las leyes de propagación de las ondas sísmicas, comprendiendo así la estructura geológica subterránea y buscando. yacimientos de petróleo y gas.
El principio básico de la exploración sísmica es utilizar métodos artificiales para generar ondas sísmicas en el suelo. El método común para generar ondas sísmicas es perforar un pozo y luego colocar una cierta cantidad de explosivos en él para que explote (Figura 3-1). Cuando las ondas sísmicas se propagan bajo tierra, se reflejarán cuando encuentren interfaces estratigráficas con diferentes litologías. Se utilizan instrumentos de precisión (geófonos) en el suelo para registrar las ondas reflejadas desde la interfaz del estrato en una gran cantidad de curvas y luego, mediante comparación, clasificación y cálculo, se puede obtener un diagrama de sección transversal que refleje las fluctuaciones de la interfaz del estrato de roca. obtenido. Según el perfil sísmico podemos entender la distribución de estratos y estructuras geológicas subterráneas.
Figura 3-1 Diagrama esquemático de la exploración sísmica
Debido a que la exploración sísmica puede resolver muchos problemas geológicos con alta calidad y eficiencia, se ha convertido en el método de exploración más importante. Según estadísticas extranjeras incompletas, la inversión anual en exploración sísmica representa aproximadamente el 70% de toda la inversión en exploración petrolera, y en nuestro país supera el 90%.
3. Método de exploración geoquímica La exploración geoquímica se conoce como exploración geoquímica. Este método implica el análisis químico de varios componentes en rocas superficiales, suelos, gases y agua. Cuando hay un depósito de petróleo y gas bajo tierra, el petróleo y el gas se extenderán hacia arriba. Aunque la cantidad es limitada, durante la larga historia geológica, siempre han aparecido en la superficie del suelo o de las rocas algunos gases de hidrocarburos, trazas de asfalto y bacterias, elementos y sales relacionados con los hidrocarburos. Por lo tanto, la distribución del petróleo y el gas subterráneos se puede estudiar detectando las sustancias de hidrocarburos que difunden el petróleo y el gas subterráneos a la superficie y los productos de diversos cambios físicos y químicos entre el petróleo y el gas y los materiales circundantes durante el proceso de migración. Los métodos de exploración geoquímica incluyen principalmente el método de detección de gases, el método bacteriano, el método de sal del suelo, etc.
La gasometría es un método para encontrar petróleo y gas midiendo trazas de moléculas de gas que se difunden desde el subsuelo hasta la superficie.
A medida que el petróleo y el gas subterráneos se difunden hacia la superficie, algunas bacterias especiales relacionadas con estas pequeñas cantidades de petróleo y gas se desarrollarán en esta área, como las bacterias oxidantes de metano, las bacterias oxidantes de etano, etc. Al detectar estas bacterias, se puede predecir si existen yacimientos de petróleo y gas en las profundidades del subsuelo.
Se forman sales especiales en el suelo sobre yacimientos de petróleo y gas debido a la difusión de gases de hidrocarburos o al movimiento del agua. Al detectar estas sales especiales, es posible predecir si existen yacimientos de petróleo y gas en las profundidades del subsuelo.
4. Método de exploración de perforación Utilizando métodos indirectos como el método geológico, el método de prospección geofísica y el método de prospección química, se pueden determinar estructuras subterráneas favorables. Sólo mediante perforación y exploración se puede determinar si estas estructuras contienen realmente petróleo o gas. El método de exploración de perforación es el método más directo para encontrar petróleo en trabajos de exploración de campos de petróleo y gas. A través del pozo perforado, podemos juzgar intuitivamente si existe petróleo y gas y determinar el tamaño de la capacidad de producción de petróleo y gas. También podemos utilizar el pozo como canal para extraer petróleo y gas. Sin embargo, debido a que la velocidad de perforación es muy lenta y el costo es alto, la perforación debe realizarse en las estructuras portadoras de petróleo favorables determinadas por el método indirecto mencionado anteriormente.
1. Tipos de pozos (1) Pozos geológicos (pozos geológicos estructurales poco profundos, pozos de exploración estratigráfica): Pozos perforados para recolectar datos geológicos básicos y comprender perfiles estratigráficos y ocurrencias estructurales durante la etapa de estudio de cuenca o depresión.
(2) Pozo paramétrico: Uno o más pozos perforados seleccionando unidades estructurales de diferentes niveles en una cuenca o depresión que ha completado un estudio geológico o estudio geofísico. El propósito es comprender la secuencia estratigráfica, espesor, litología y condiciones de generación, almacenamiento y cobertura, y proporcionar parámetros para la interpretación de datos geofísicos. La profundidad de diseño del pozo parámetro debe perforarse a través de todo el espesor de la roca sedimentaria tanto como sea posible. Si la roca sedimentaria es demasiado gruesa y es imposible obtener datos completos del perfil en un pozo, se pueden perforar dos o tres pozos con parámetros en diferentes unidades estructurales para obtener datos completos del perfil en la cuenca o depresión.
(3) Pozo de preexploración: según los resultados detallados de la exploración sísmica, el primer pozo de exploración perforado en una estructura o trampa con condiciones favorables de producción y yacimiento se denomina pozo de preexploración. El objetivo es descubrir flujos industriales de petróleo y gas. Por lo tanto, se debe prestar especial atención a la obtención de datos sistemáticos sobre las propiedades físicas del yacimiento, pruebas a mitad de camino y datos de registro, terminación de pozos, pruebas de petróleo en capas y otros datos en el pozo piloto. Después de obtener el flujo de petróleo y gas mediante pruebas, se deben obtener datos como muestras de fluidos, presión y temperatura de la capa de petróleo para el análisis y el cálculo de reservas.
(4) Pozo de exploración detallado (o pozo de evaluación): Dirigido a las estructuras o trampas de flujos de petróleo y gas industrial, basado en exploración sísmica y mapas estructurales precisos, dependiendo del tamaño del petróleo y gas. campo y la complejidad de la estructura y perforar el pozo. El objetivo es controlar el área de los yacimientos de petróleo y gas, captar las propiedades físicas y los cambios de espesor de los yacimientos, y los tipos de yacimientos. Además de obtener diversos datos geológicos especificados en el pozo de preexploración, el pozo de evaluación también debe tomar núcleos de las capas de petróleo y gas, realizar un estudio integral de litología, propiedades eléctricas y datos de prueba, y calcular reservas.
(5) Pozos de desarrollo (incluidos pozos de producción, pozos de inyección de agua, pozos de inyección de gas, pozos de datos, pozos de inspección, etc.): si el mapa estructural es confiable, los datos geológicos tomados del pozo de evaluación está relativamente completo y las reservas probadas están El error de cálculo está dentro del rango especificado y, de acuerdo con el plan de desarrollo del campo petrolero, los pozos se implementan para completar la tarea de construcción de la capacidad de producción y el plan de producción de petróleo y gas.
(6) Pozos de ajuste (incluidos pozos de producción, pozos de inyección, pozos de inspección, etc.): después de que el campo de petróleo y gas se haya desarrollado completamente durante varios años, según el desempeño del desarrollo y el petróleo y el gas. datos de simulación numérica del yacimiento, con el fin de mejorar el grado de utilización de las reservas, ajustar los pozos perforados para avanzar en la interfaz petróleo-gas o petróleo-agua, aumentar la tasa de recuperación y garantizar la finalización del plan de producción de petróleo especificado. El pozo de ajuste se implementará de acuerdo con el plan de desarrollo y ajuste del campo de petróleo y gas preparado por el departamento de investigación y diseño de desarrollo.
2. Registro geológico Para obtener datos geológicos durante el proceso de perforación se debe realizar un registro geológico. El registro geológico consiste en utilizar ciertos métodos para observar, registrar y analizar fenómenos geológicos relacionados con el petróleo, el gas y el agua durante el proceso de perforación, y para obtener la litología y el contenido de petróleo y gas de los estratos encontrados durante la perforación. El registro geológico incluye el registro de núcleos, el registro de recortes, el registro de fluidos de perforación, el registro de gas y el registro de perforación.
1) Registro de núcleos El registro de núcleos consiste en utilizar herramientas de extracción de núcleos especiales para llevar las rocas subterráneas a la superficie en orden durante el proceso de perforación, y analizar e investigar los núcleos para obtener diversos procesos de datos.
El núcleo de roca puede reflejar las características de las formaciones rocosas subterráneas de la forma más intuitiva y fiable. Al observar, analizar y estudiar el núcleo, podemos comprender la litología, las características de la litofacies y las características biológicas, y medir la porosidad, permeabilidad y espesor efectivo del yacimiento.
Debido al alto costo de la perforación y la extracción de muestras, que afecta la velocidad de perforación, es imposible extraer muestras de todos los pozos durante el proceso de exploración y desarrollo del campo petrolero. Por lo tanto, ciertas capas deben extraerse de acuerdo con condiciones específicas, como las capas principales de petróleo y gas, los límites geológicos, las capas estándar, las capas con litología compleja y las capas de paso de fallas.
2) Registro de cortes: después de que la roca subterránea se rompe con la broca y se lleva a la superficie con el lodo, estos fragmentos de roca se denominan cortes. Al perforar, los geólogos recolectan recortes en el tiempo a ciertos intervalos de profundidad para su observación y descripción, lo que se denomina registro de recortes.
En el trabajo de exploración, para conocer las condiciones del petróleo y el gas en el área de exploración y encontrar nuevos yacimientos petrolíferos lo antes posible, se debe obtener una gran cantidad de información estratigráfica, estructural y petrolera. obtenido con poca o ninguna extracción de núcleos. Para obtener información de primera mano, como las condiciones del gas, se deben utilizar métodos de registro de corte. La tala tiene las ventajas de bajo costo, simplicidad y comprensión oportuna de las condiciones subterráneas. Desempeña un papel importante en el proceso de exploración de campos de petróleo y gas.
3) La suavidad y dureza de la formación de registro del pozo durante la perforación afecta directamente la velocidad de perforación. Las formaciones rocosas sueltas y blandas se perforan rápidamente; las formaciones rocosas densas y duras se perforan lentamente. Por lo tanto, las condiciones de la formación pueden entenderse en función de la velocidad de perforación. Para indicar la velocidad de perforación se pueden utilizar dos conceptos diferentes, tiempo de perforación y velocidad de perforación. La velocidad de perforación es la profundidad perforada por unidad de tiempo, expresada en m/h; el tiempo de perforación es el tiempo requerido por cada 1m de perforación, expresado en min/m. Debido a la necesidad de registro geológico, a menudo se utiliza el tiempo de perforación en lugar de la tasa de perforación en el sitio. De acuerdo con los cambios durante la perforación, no solo puede ayudarnos a juzgar los cambios en la litología de la formación subterránea, reflejar la capacidad de perforación de la formación y el desarrollo de fracturas y pozos, sino que también puede ayudar al personal técnico y de ingeniería de perforación a comprender el uso de la broca. Mejore la utilización de las brocas y mejore las medidas de perforación para aumentar la velocidad de perforación y reducir los costos. Los datos de registro de perforación se pueden utilizar en los siguientes aspectos geológicos y de ingeniería de perforación:
(1) Determinar la litología y ayudar a interpretar las secciones estratigráficas. En áreas donde se distribuyen arena y lutitas, puede ayudar a identificar capas permeables. La combinación con otros datos de registro de pozos puede ayudar a descubrir capas de petróleo, gas y agua.
(2) Determinar la sección del pozo donde se desarrollan fracturas y cavidades. Un aumento repentino de la velocidad de perforación, el vaciado de las herramientas de perforación, etc. indican que se pueden encontrar fracturas y agujeros bajo tierra. Combinado con los cortes de roca y los datos de registro del fluido de perforación, se puede determinar si se encuentra una fractura o cavidad durante la perforación, así como el tamaño y el grado de desarrollo de la fractura o cavidad.
(3) Con base en el registro del tiempo de perforación, se puede calcular el tiempo de perforación puro y se puede realizar un análisis del efecto del tiempo. La broca se puede seleccionar razonablemente en función de la resistencia al aplastamiento de diferentes tipos de brocas; en varios tipos de rocas y el tiempo de perforación real registrado, según el cambio repentino durante la perforación, se infiere si se encuentra la capa de petróleo o la capa de gas durante la perforación y se determinan las medidas que se deben tomar en el proyecto.
4) Registro de fluido de perforación El fluido de perforación es la sangre de la perforación. Es extremadamente importante para la ingeniería de perforación y es uno de los factores importantes para garantizar una perforación de alta calidad, rápida y segura. Las propiedades del fluido de perforación a menudo cambian durante la perforación y este cambio está relacionado principalmente con las propiedades de la formación rocosa que se está perforando.
Por lo tanto, la gente suele utilizar los cambios en las propiedades del fluido de perforación durante la perforación para analizar y estudiar las condiciones de las capas de petróleo, gas y agua del fondo del pozo, y para juzgar formaciones con litología especial.
5) Registro de gas El registro de gas es un método de registro que mide directamente el contenido de gas combustible en el fluido de perforación. Mida mientras perfora, no es necesario dejar de perforar. El registro de gas puede descubrir rápidamente indicios de petróleo y gas y predecir explosiones, lo cual es de especial importancia para la perforación en nuevas áreas de exploración y áreas de gas a alta presión.
La esencia del registro de gas es analizar el contenido de gas combustible en el fluido de perforación y luego analizar si existen yacimientos de petróleo y gas de valor industrial. El registro de gas es el análisis de gases asociados con campos de petróleo y gas. La composición del gas natural varía mucho de un yacimiento de petróleo y gas a otro. En el mismo campo de petróleo y gas, la composición del gas natural en la capa de petróleo y la capa de gas también es diferente. En las pruebas de gases, los hidrocarburos analizados incluyen hidrocarburos ligeros e hidrocarburos pesados. Los hidrocarburos ligeros son metano y los hidrocarburos pesados se refieren a gases de hidrocarburos con una masa molecular relativa mayor que el metano. La suma de los hidrocarburos ligeros y los pesados se denomina hidrocarburos totales o hidrocarburos totales.
El registro de gases se puede dividir en registro de gases no cromatográfico y registro de gases cromatográfico según sus métodos de prueba. La medición de gases no cromatográfica utiliza las diferentes temperaturas de combustión de varios gases de hidrocarburos para separar el metano de los hidrocarburos pesados. La medición cromatográfica de gases, también conocida como cromatografía de gases, utiliza el principio del análisis cromatográfico para separar varios componentes (principalmente de metano a pentano) en el gas natural. La medición cromatográfica de gases es precisa, rápida y puede obtener una gran cantidad de datos analíticos, por lo que está reemplazando gradualmente a la medición de gases no cromatográfica.