Способ поиска и разведки залежей углеводородов в структурах морского дна

 

Использование: для поисков и разведки залежей углеводородов в геологических структурах морского дна с использованием комплексных приемов реализации процесса. Сущность: осуществляют предварительную подводную проходку не менее трех скважин, расположенных устьями в плане по углам мысленно построенного равностороннего треугольника, в средней части этого треугольного пространства проходят еще одну скважину. Глубины всех указанных скважин выбирают от 100 до 200 м. В скважинах размещают излучатели акустических волн и устройства, генерирующие импульсные механические удары. Также в полостях этих скважин размещают приемники: акустических волн, электромагнитных волн, тепловых излучений. Устанавливают показания указанных сигналов сначала без осуществления воздействий на геоструктуры морского дна, затем осуществляют акустическое воздействие из полостей трех указанных скважин, регистрируют все характеристики трех указанных сигналов. Периодически между акустическими воздействиями, а также совмещая по времени с акустическими воздействиями, производят импульсные механические удары, заставляя, совместно с динамическим движением столба жидкости в полости скважины, геоструктуры выдавать оригинальные характеристики, свидетельствующие о наличии или отсутствии залежи углеводородов в изучаемых геоструктурах. Технический результат: ускорение процесса изучения структур, повышение достоверности и надежности выявления залежей.

Изобретение относится к физико-технологическим методам поисков и разведки залежей углеводородного сырья в геологических структурах морского дна при ведении исследований комбинированными методами изучение геоструктур.

В настоящее время известны принципиальные направления развития этой технологической программы, из которых наиболее представительным, репрезентативным и, по мнению заявителя, наиболее близким является способ поиска и разведки залежей углеводородов в структурах морского дна, включающий воздействие на изучаемые геологические структуры акустическими нагрузками в звуковом и инфразвуковом диапазонах частот волн, прием собственных и отраженных акустических волн (излучений), а также приема электромагнитного излучения и теплового излучения от исследуемых геоструктур морского дна, сравнение полученных характеристик указанных сигналов с аналоговыми характеристиками (для аналогичных изученных структур) /1/.

Обладая определенными положительными характеристиками, как, например, комбинированное и комплексное изучение всех излучаемых сигналов от исследуемых геоструктур, что позволяет надежно и точно анализировать структуры на содержание углеводородов, этот способ имеет и существенный недостаток, который не позволяет использовать его многофункционально, в частности, для изучения структур морского дна на наличие (или - отсутствие) залежей углеводородов ввиду указанной его принципиальной физико-технической модели, не позволяющей точно, надежно и достоверно судить о характере структур морского дна и исследовать их на наличие (или отсутствие) залежей углеводородного сырья, в особенности - при однородности залежи, когда отсутствует определенно выраженные области флюида и газовых фаз, которые определяют характер собственных и вынужденных излучений; кроме того, используемая линейная и одномерная система в известном способе не позволяет изучать структуры морского дна, нагруженные определенным равномерным давлением водного столба. Эти недостатки сужают область использования способа и его общую эффективность.

Технической задачей и техническим результатом данного изобретения является существенное расширение области использования способа поисков и разведки залежей углеводородов, повышение точности, надежности и достоверности, а также получение репрезентативных данных при изучении различных структур, расположенных под морским (и океаническим) дном независимо от структуры выявляемой залежи и от ее одно- или разнородности состава.

Это в изобретении достигается за счет того, что способ поиска и разведки залежей углеводородов в структурах морского дна, включающий воздействие на эти структуры акустическими нагрузками в звуковом и инфразвуковом диапазонах частот волн, прием собственных и отраженных акустических волн, а также прием теплового и электромагнитного излучений от исследуемых структур, сравнение полученных характеристик указанных сигналов с аналоговыми характеристиками (для аналогичного, ранее изученного месторождения и геоструктур), при этом в структурах морского дна предварительно проходят не менее трех скважин, глубину их выбирают от 100 до 200 метров, в плане скважины проходят, располагая их устья, как вершины равностороннего треугольника, при условии проведения линий между ними (условно), расстояния между этими скважинами выбирают с условием (из расчета) получения в промежутке между ними наложения (резонанса) встречных волн от акустических нагрузок, передаваемых из полостей этих скважин, прием акустических сигналов ведут и в полостях этих скважин, и в полости дополнительной скважины, которую одновременно с указанными проходят в средней части треугольного пространства - между тремя скважинами, в полостях всех скважин также принимают электромагнитные и тепловые характеристики излучений. Периодически между циклами передачи и приема акустических волн в полостях трех указанных скважин производят импульсные механические удары, принимают возмущенные этими ударами и динамическим движением столба воды в полостях скважины значения указанных трех сигналов, ведут сравнение обоих типов воздействий и по существенному изменению характеристик этих сигналов судят о наличии, или - отсутствии, залежи углеводородов в изучаемых структурах.

При этом импульсные механические удары производят от подрывов зарядов взрывчатого вещества в полостях скважин.

Причем импульсные механические удары ведут до получения резонансных акустических волн между скважинами.

Описываемый способ по его совокупности существенных признаков исследован на соответствие критериям изобретения, в том числе: на новизну и уровень решенной технической задачи. При этом во внимание были приняты источники информации в данной и родственных областях технологий. Так, в источниках /2/, /3/, /4/, /5/, /6/ выявлены отдельные и самостоятельно, как операции процессов, используемые признаки, как передача акустических нагрузок в изучаемые геоструктуры; прием собственных и отраженных (возмущенных) акустических сигналов; прием собственных электромагнитных излучений; анализ характеристик.

При формальном сходстве частей этих признаков сравнительный предметный анализ показывает, что известные признаки ни порознь, ни при их искусственном соединении в единое техническое решение не порочат предлагаемый способ поиска и разведки залежей углеводородов в структурах морского дна, как не проявляющие тех же технологических характеристик и свойств и не достигающих технического результата, достигаемого предлагаемым способом. Это дает основание заявителю для вывода о соответствии его предложения критериям изобретения.

Способ поиска и разведки залежей углеводородов в структурах морского дна осуществляют следующим образом. На выбранном для изучения участка морского дна производят проходку трех скважин (не менее трех, возможно - более); используют для проходки таких подводных скважин, преимущественно, автономные реактивные буровые аппараты (предпочтительно, конструкции А.И.Плугина); скважины проходят на глубины от 100 до 200 метров от уровня дна, выбирая, при этом глубины скважины одинаковыми, например, по 150 метров.

В плане скважины располагают так, чтобы их устья, принятые условно как вершины треугольника, определяли собой вершины равностороннего треугольника, если условно провести линии, соединяющие эти вершины (устья скважин), т.о. углы в данном условно построенном треугольнике будут равными - 60^o. Расстояние между этими скважинами выбирают из условия получения в промежутке, в средней каждой условной линии их соединения, между каждыми парами скважин наложения (резонансного эффекта) встречных волн от акустических искусственных воздействий на структуры морского дна, которые при осуществлении данного способа производят из полостей этих скважин с помощью опущенных на их дно излучателей акустических волн, от которых передают акустические нагрузки на геологические структуры морского дна. Оригинальность и высокий технологический результат такого воздействия получают, во-первых, от передачи акустических нагрузок по геоструктурам от генератора и излучателя акустических волн, а существенное усиление такого воздействия производится за счет работы столба морской воды, заполнившей полость скважин, т.к. вода является практически несжимаемой средой и активно передает акустические волны на стенки скважины, существенно усиливает эффект акустических нагрузок по всей длине скважин и полного контакта их стенок с прилегающими породами, расположенными под дном.

Акустическое воздействие активизирует собственные и отраженные акустические сигналы, электромагнитное излучение и тепловое излучение от изучаемых геологических структур за счет более интенсивного перераспределения этих трех энергий в межзерновых пространствах геологической материальной структуры.

Излучаемые геоструктурами сигналы: акустические, электромагнитные и тепловые принимают с помощью соответствующих датчиков, размещенных в полостях этих же скважин; сравнивают полученные значения всех типов сигналов с аналоговыми характеристиками (полученными ранее для аналогичных условий геоструктур или заданные искусственной численной моделью), делают предварительный вывод о наличии (или отсутствии) залежи углеводородов в изучаемых геоструктурах.

Далее, для получения репрезентативных характеристик от исследуемых геоструктур морского дна используют полость еще одной скважины, пройденной в средней части отмеченного выше, условно построенного треугольника между устьями трех отмеченных скважин (эту скважину проходят, преимущественно, в том же временном промежутке, т.е. до начала осуществления описываемого геофизического изучения геоструктур). В полости этой скважины получают также все три типа сигналов, причем характеристики полученных значений принятых сигналов в этой средней скважине являются, как показали исследования, выполненные заявителем при остановке эксперимента в натурных условиях, наиболее значительными, отчетливыми и представленными при устойчивой репрезентативности этих показателей ввиду генерирования в центр треугольного пространства и схождения в этом центре максимальных значений собственных и возмущенных излучений, что дает пик показаний характеристик сигналов: акустических, электромагнитных и тепловых при однородной геологической структуре исследуемого морского дна, а при имеющемся месторождении углеводородного сырья - этот пик вообще отсутствует и принимаемые в средней скважине все три типа сигналов дают значительно более слабые (на порядок и более) характеристики, чем характеристики сигналов, принятых в трех скважинах, расположенных в вершинах условного треугольника.

Такие принципиально разные по значениям характеристики принимаемых сигналов и свидетельствуют о наличии (во втором случае) или об отсутствии (в первом случае) месторождения углеводородов.

Таким образом, разработанный способ поиска и разведки (разведку в данном способе ведут как повторение исследуемого - на других прилегающих участках) залежей углеводородов в геологических структурах, расположенных под морским дном, обладает оригинальной технологией осуществления, простой и высокоэффективной схемой его реализации при изучении геологических структур морского дна, причем точность, представительность и суммарные показатели сигналов, характеризующих выводы о наличии мощности выявленного месторождения, могут быть получены при различных глубинах залегания продуктивных пластов за счет только усиления акустических нагрузок и более высокой разрешающей способности регистрирующей аппаратуры, ведущей прием возмущенных акустических, электромагнитных и тепловых излучений в одном и том же интервале времени в каждом случае излучений структур.

При необходимости заявитель может представить и более полные данные по сущности, деталям операций и технологии всего способа.

Источники информации 1. RU 2152629 С1, G 01 V 9/00, 17.08.1999 (прототип).

2. SU 1064668 А1, 15.02.1994.

3. US 5040414 A, 20.08.1991.

4. ЕР 0415672 А2, 06.03.1991.

5. RU 2157887 С1, 17.08.1999.

6. RU 2097544 С1, 27.11.1997.

Формула изобретения

Способ поиска и разведки залежей углеводородов в структурах морского дна, включающий воздействие на эти структуры акустическими нагрузками, прием собственных и отраженных акустических сигналов, прием сигналов электромагнитного и теплового излучений от исследуемых структур, отличающийся тем, что в структурах морского дна предварительно проходят скважины, глубины их выбирают одинаковыми в пределах 100-200 м, в плане скважины располагают устьями как вершины равностороннего треугольника, одновременно с указанными скважинами в средней части треугольного пространства, между указанными скважинами, проходят дополнительно еще одну скважину, расстояние между этими скважинами выбирают из условия получения в промежутке между ними наложения встречных волн от акустических нагрузок, передаваемых из полостей этих скважин, прием указанных сигналов ведут в полостях всех скважин, а периодически между циклами передачи и приема акустических сигналов, в полостях угловых скважин производят импульсные механические удары, которые производят до получения резонансных акустических волн в пространстве между указанными скважинами, принимают возмущенные этими ударами, а также динамическим движением столба воды в полостях скважин, значения указанных трех сигналов, ведут сравнение обоих типов воздействий и по существенному изменению характеристик этих сигналов судят о наличии, или отсутствии, залежи углеводородов в изучаемых структурах.