Главный современный углеводород — нефть — добыть непросто. Геологи работают на удаленных от крупных городов месторождениях, организовывают добычу в холодном море, бурят скважины под углом, строят гигантские сооружения для обслуживания процесса и совершают другие технологические подвиги. Naked Science рассказал о пяти формулах, которыми пользуются нефтяники для изучения месторождений до начала разработки и строительства инфраструктуры.
Зачем стучаться в месторождение
Геологи исследуют участки земли с целью поиска нефти, используя специальное оборудование для генерирования акустических волн.
По мере распространения волн по земле, встречая препятствия, часть из них проходит дальше, а часть отражается обратно к прибору. Датчики на оборудовании регистрируют эти отражённые волны, и по их характеристикам геологи определяют наличие ценных залежей в недрах земли.
Главная формула для сейсморазведки — это формула акустического импеданса.
Она учитывает плотность среды, где волна распространяется, и скорость её движения. По этим двум показателям вычисляют импеданс, то есть мерой сопротивления среды акустическим волнам.
Исследователи месторождения располагают данными о плотности веществ и скоростях распространения волн в них. По импедансу можно определить наличие углеводородов в породе, их глубину залегания, окружающие среды и объем запасов данного ресурса.
Изучение конкретного пласта породы
Предположим, нашли нефть. Скорее всего, это месторождения в песчаниках — пористой породе, которая не монолитна и напоминает губку. Правда, эту «губку» нельзя легко сжать: ее плотность сравнима с плотностью гранита.
Поры в песчанике заполнены нефтью, водой или газом. Сеть пор хорошо или плохо взаимосвязана. Характеристики пор и материала между песчинками различаются, что сказывается на сложности добычи нефти.
Для оценки свойств пласта песчаника применяют формулу Вилли. Для этого снова прибегают к использованию акустических волн, однако уже в подземных условиях.
Специалисты бурят цилиндрическое отверстие в земной породе глубиной несколько километров. В скважину опускают датчик и распространитель волн. По скорости распространения акустических волн в выбранном пласте геологи определяют пористость породы и наличие жидкости в порах.
Не только звук, но и электропроводность
Наступил новый этап. Жидкость присутствует в породе, но пока неясно, является ли это водой, нефтью или смесью обоих.
Геологам предстоит ещё раз определить уровень влажности в выбранном слое горной породы. Для этого применяется формула Арчи — Дахнова, которая вычисляет степень заполнения пористого пространства водой.
Для изучения свойств породы по ее электрической проводимости прибор вновь опускается в скважину. В этом случае специалистам предстоит определить наличие воды или углеводородов: вода проводит ток в пять раз лучше, чем нефть и газ.
На что влияет размер скважины
Наступил момент подвести итоги геологических исследований и оценить трудности добычи нефти из залежи.
Уравнение Хокинса позволяет рассчитать скин-фактор, показатель сложности извлечения нефти на поверхность. В него включаются характеристики породы, давление в глубине, а также параметры скважины: диаметр и производительность. Чем ниже скин-фактор, тем проще добыча нефти.
Кое-что для будущих нефтяников
С помощью современных технологий из каждого месторождения удаётся получить только 20-40 процентов от общего запаса известными методами, остальное остается глубоко под землёй. Ученые и инженеры непрерывно разрабатывают новые способы добычи нефти, технологии и машины для этого, но на текущем этапе технические ограничения всё ещё существуют.
Специалисты разработали формулу Крылова для того, чтобы лицам, занимающимся добычей оставшейся нефти, было известно о параметрах месторождения. Формула показывает коэффициент нефтеотдачи, который также называют коэффициентом извлечения нефти — отношение извлекаемых запасов ко всем геологическим запасам месторождения.
Чем выше коэффициент, тем более эффективно ведется добыча на месторождении. Данные, полученные по формуле Крылова, помогают геологам выявить проблемы месторождения, оценить ситуацию и разработать меры по увеличению доли извлечения нефти.
Геологи, инженеры и технологи используют множество формул и сложных расчетов для извлечения углеводородов. Молодые специалисты в нефтяной промышленности осваивают основы и нюансы геологоразведки и процесса добычи углеводородов. в крупнейших вузах страныДля грамотного применения формул требуется образование в университете и большой практический опыт. Полное представление о состоянии месторождения возможно лишь при участии большого коллектива специалистов, а сбор информации занимает от нескольких месяцев до многих лет.
Реклама. ООО «Газпромнефть-НТЦ», ИНН 7838395487. ERID 2VtzqxMajh4.