- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Введение
- •Тема 1. Современное состояние ресурсной базы нефтегазового комплекса россии
- •Сырьевая база жидких ув (нефть и газовый конденсат)
- •Сырьевая база свободного газа
- •Тема 2. Нефть, природный горючий газ, воды нефтяных и газовых месторождений
- •2.1. Нефть и природный горючий газ
- •2.2. Элементарный состав нефтей и горючих газов
- •2.3. Групповой состав нефтей и нефтяных газов
- •2.4. Фракционный состав нефти
- •2.5. Тяжелые нефти природные битумы
- •2.6. Природные горючие (углеводородные) газы
- •2.7. Воды нефтяных и газовых месторождений
- •2.8. Промысловая классификация подземных вод
- •Тема 3. Происхождение нефти и газа – гипотезы, концепции и теории нефтегазообразования
- •3.1. Органическое происхождение нефти
- •3.2. Неорганическое происхождение нефти
- •Тема 4. Состав и строение нефтегазовмещающих толщ – коллекторы и покрышки – нефтегазоносные комплексы
- •4.1. Коллекторы
- •Покрышки
- •4.3.Нефтегазоносные комплексы
- •Тема 5. Ловушки, контролирующие залежи – скопления нефти и газа
- •5.1. Ловушки
- •5.2. Классификации ловушек нефти и газа
- •5.3. Нестандартные ловушки углеводородов
- •5.4. Морфологические типы резервуаров
- •Класс I. Антиклинальный Группа 1.1. Залежи антиклинальных и купольных структур
- •6. Зоны нефтегазонакопления – объекты локального прогноза
- •Тема 6. Зоны нефтегазонакопления
- •6.1. Зоны нефтегазонакопления – определения
- •6.2. Модели зон нефтегазонакопления и их типизация
- •6.3. Карты зон нефтегазонакопления
- •6.4. Локальный прогноз
- •Тема 7. Система и уровни прогноза нефтегазоносности
- •Тема 8. Тектоническое и нефтегазогеологическое районирование
- •8.1. Тектоническое районирование
- •8.2. Нефтегазогеологическое районирование
- •Тема 9. Показатели нефтегазоносности
- •9.4. Гидрогеологические и палеогидрогеологические показатели.
- •9.5. Гидрогеохимические показатели к числу гидрогеохимических косвенных показателей нефтегазоносности недр относятся [1, 37, 53]:
- •9.6. Геотермические показатели
- •Тема 10. Условия формирования и закономерности размещения месторождений нефти и газа
- •Тема 11. Методы оценки ресурсного потенциала нефтегазогеологических объектов и эталонные участки для сравнительного геологического анализа
- •11.1. Методы оценки ресурсов нефти и газа
- •11.2. Эталонные участки для сравнительного геологического анализа
- •Тема 12. Методы подсчета запасов нефти и газа
- •Методы подсчета запасов нефти
- •Где Qизвл - извлекаемые запасы нефти, млн.Т;
- •12.2. Методы подсчета запасов газа
- •Тема 13. Методы прогноза нефтегазоносности
- •Тема 14. Методы поисков залежей нефти и газа
- •14.1.Традиционные методы поисков залежей нефти и газа
- •13.2. Несейсмические методы поисков залежей нефти и газа
- •*Аналитические методы (выявление углеводородных аномалий, обусловленных влиянием ув на вмещающую среду и биосферу).
- •**Геофизические методы (гравиметрические, магнитометрические и радиометрические методы, термометрия, термолюменисценция, изучение поглощения или отражения электромагнитного или светового потока).
- •***Геоморфологические методы(ландшафтные, морфографические, морфометрические и палеогеоморфологические методы).
- •****Геологические методы(подземное картирование, гидрогеологические показатели).
- •Комплексирование независимых друг от друга по виду анализов или объектов изучения методов, безусловно, повышает достоверность получаемых результатов [23].
- •Тема 15. Этапы и стадии геологоразведочных работ на нефть и газ
- •Тема 16. Нетрадиционные виды и источники углеводородного сырья
- •Тема 17. Арктические моря россии и их будущее. Поиски нефти и газа в условиях Арктических морей России
- •Тема 18. Охрана окружающей среды при обустройстве нефтяных и газовых месторождений
- •Заключение
- •Литературные источники, использованные при подготовке конспекта лекций
- •Обозначения и сокращения, принятые в нефтегазовой литературе
Тема 17. Арктические моря россии и их будущее. Поиски нефти и газа в условиях Арктических морей России
Арктическая морская геополитика - многогранная проблема, затрагивающая интересы России как в политическом, так и в экономическом аспектах. Остро назрела необходимость реального освоения минерально-сырьевого потенциала северных территорий и акваторий нашей страны – её будущего расцвета.
В общероссийском балансе запасов и добычи только территория севера европейской части России (наиболее изученная!) занимает:
- I-е место по запасам и добыче кварцевого сырья, каолина, апатитов, вермикулита, флогопита, янтаря;I-е место по запасам лития;
- II-е место по разведанным запасам угля, алмазов; по запасам и добыче никеля, вместе с которым попутно извлекаются кобальт, медь, платиноиды, селен, теллур, золото и серебро;
- только на территории северо-запада России добывается цирконий.
Здесь же сосредоточены крупные балансовые запасы редких металлов, значительная часть добычи нефелинового и кварц-полевошпатового сырья, добываются руды черных и цветных металлов, бокситы, золото, фосфаты, слюда-мусковит и огнеупорные глины. Есть реальные перспективы открытия в северо-западном арктическом регионе России новых месторождений титана, хромитов, алмазов, полиметаллических руд, марганца, барита, металлов платиновой группы, золота.
Будущее за восточными регионами России, минерально-сырьевой потенциал которых велик!
Нефть и газ в настоящее время являются самыми важными ресурсами, которыми обладают Арктика. Поиски, разведка и освоение залежей нефти и газа в арктических районах связаны с суровыми природно-климатическими условиями и решением сложных технико-технологических задач. Проблема постановки научно-исследовательских работ и приоритетность их проведения будет зависеть и от географической ситуации – Россия обладаетсамой протяженной арктической границей (22600 км) среди всех северных держав и потому не может не быть субъектом приполярных экономических и юридически-правовых процессов (рис. 19).
Юридический статус Арктики с точки зрения межгосударственных соглашений и международного права — вопрос существенно менее определенный и гораздо более спорный.
Работы по обоснованию внешней границы континентального шельфа России активно проводятся после ратификации в 1997 году Россией Конвенции ООН по морскому праву. Это особенно актуально в нашем XXIвеке, когда на российский север простираются интересы разных государств, даже тех, которые не имеют непосредственных границ с морями Северного Ледовитого океана. Стратегия развития Арктической зоны РФ до 2020 г. утверждена Президентом России В.В.Путиным 20 февраля 2013 г. В этом документе сформулированы приоритетные направления развития Арктики и обеспечения национальной безопасности. Одним из приоритетных направлений развития российского севера является эффективное использование ресурсной базы. Располагая огромными минерально-сырьевыми ресурсами, Арктика и восточные районы России характеризуются малой заселенностью (12 млн. чел.) и чрезвычайно слабой социально-промышленной инфраструктурой.
Рисунок 19. Потенциальные претенденты на арктический шельф.
Анализ структуры распределения начальных суммарных ресурсов (НСР) углеводородов (УВ) по арктическим акваториям показывает, что наибольшая доля (85%) приходится на моря Западной Арктики – Баренцево, Печорское и Карское (табл. 19).
Таблица 19. Структура НСР УВ арктических акваторий России
Акватории (моря) |
Показатели НСР УВ, млн т у.т. |
Число месторож-дений | |||
НСР |
Запасы |
Ресурсы |
Накоплен-ная добыча | ||
Баренцево Печорское |
30314,2 |
4519,52 |
25794,68 |
- |
11 |
Карское |
41210,45 |
3731,81 |
37478,64 |
- |
11 |
Лаптевых |
3260,0 |
- |
3260,0 |
- |
- |
Восточно-Сибирское |
5583,0 |
- |
5583,0 |
- |
- |
Чукотское |
3335,0 |
- |
3335,0 |
- |
- |
Всего |
83702, 65 |
8251,33 |
75451,32 |
|
22 |
Геолого-геофизическая изученность арктического шельфа остается сравнительно низкой и крайне неравномерной (табл. 20).
Таблица 20. Геолого-геофизическая изученность морей России
Число пробуренных скважин |
Моря |
Плотность сейсмических работ, км/км2 |
0 |
Восточно-арктические |
0,04 |
13 |
Карское |
0,09 |
51 |
Баренцево |
0,31 |
Всего: 64 |
|
Средняя: 0,15 |
Общее число пробуренных скважин:197 |
Моря России всего: |
Средняя плотность сейсмических работ: 0,24 |
5000 |
Северное море (Норвегия) |
4,0 |
Основой экономического развития арктического региона является воспроизводство минерально-сырьевой базы (МСБ) и, в первую очередь, становление и подъем её топливно-энергетической составляющей.
Присутствие и геологическое разнообразие крупнейших нефтегазогеологических элементов свидетельствует о больших перспективах арктических территорий и акваторий на нефть и газ.
В связи невысоким уровнем геолого-геофизической изученности континентального шельфа проводится широкий цикл геологосъемочных работ и научных обобщений по территориям и акваториям Арктики.
Анализ состояния геолого-геофизических исследований российского континентального шельфа свидетельствует о наличии научно-методических и теоретических проблем требующих своего решения:
- развитие нормативной базы освоения ресурсов шельфа;
развитие научных представлений об особенностях глубинного строения, тектоники и геодинамики земной коры и верхней мантии арктического шельфа и прилегающих частей суши;
развитие методики трехмерного моделирования структур платформенного чехла и консолидированной коры по комплексу сейсмических, гравиметрических, магнитометрических, электроразведочных данных и результатов бурения.
Важнейшим достижением последних лет стало открытие глобального Арктического пояса нефтегазоносности. Здесь раскрыта общая геологическая структура изученных шельфовых зон, выявлены основные параметры нефтегазоносности, определены структурные элементы и тенденции изменения мощностей осадочного чехла. Установлено, что средняя плотность извлекаемых НСР УВ составляет 20-25 тыс. т/км2 . В Западной Арктике (Баренцево и Карское моря), несмотря на скромный объем выполненных геологоразведочных работ (сейсморазведки в 5—6 раз, а бурения в 20—25 раз меньше, чем в норвежском секторе Северного моря – таблица 20), геологоразведочными работами закартированы многочисленные локальные объекты, выявлено 22 месторождения. На шельфе Баренцева (включая Печорское) моря открыты Приразломное, Варандей-море, Медынское-море, Долгинское нефтяные, Приразломное, Варандей-море, Медынское-море, Долгинское нефтегазоконденсатное, Штокмановское, Поморское, Ледовое газоконденсатные и Северо-Кильдинское, Мурманское, Лудловское газовые месторождения.
На шельфе Карского моря, в Тазовской и Обской губах открыты Салекаптское. Юрхаровское нефтегазоконденсатные, Ленинградское, Русановское газоконденсатные и Антипаютинское, Семаковское, Тота-Яхинское, Каменомысское-море, Северо-Каменомысское, Гугорьяхинское, Обское газовые месторождения.
К категориям крупных и уникальных отнесены следующие месторождения нефти и газа (табл. 21).
За относительно короткий срок в Баренцево-Карской нефтегазоносной провинции можно разведать несколько супергигантских по запасам газовых месторождений и подготовить к освоению 20-25 трлн. м3 газа с газоконденсатом, а вместе с Русановским и Ленинградским месторождениями - 30-35 трлн. м3, что приведет к созданию новой, надежной, крупнейшей российской базы газоснабжения планетарного значения, способной обеспечить решение проблем энергетической политики страны, развитие производственного потенциала ее регионов в XXI в.
В связи с перспективой развития нефтегазопоисковых работ и в других арктических акваториях (моря Лаптевых, Восточно-Сибирское, Чукотское) и для превращения прогнозных нефтегазовых ресурсов шельфа в реальный резерв углеводородного сырья необходима разработка Государственной Программы геологоразведочных работ в арктической зоне России.
Таблица 21. Уникальные и крупные месторождения нефти и газа, учтенные Госбалансом
Месторождения нефти и газа |
Моря | ||
Баренцево |
Карское |
Море Лаптевых, Восточно-Сибирское море, Чукотское море | |
Нефтяные: |
|
|
Не открыты |
крупные |
Приразломное Медынское-море Долгинское |
|
|
уникальные |
- |
|
|
Газоконденсатные, газовые: |
|
|
Не открыты |
крупные |
Ледовое Лудловское Мурманское |
|
|
уникальные |
Штокмановское |
Русановское Ленинградское |
|
Для бурения поисково-разведочных скважин на континентальном шельфе, как показывает отечественный опыт, в зависимости от глубины моря могут применяться следующие технические средства: от 20 до 75 м – самоподъемные установки с выдвижными опорами; от 50 до 200 м – полупогружные установки с якорной системой позиционирования; от 50 до 300 м – буровые суда с динамической системой позиционирования.
Проведен сравнительный анализ характеристик (тип моря, площадь, объем, глубина /средняя, наибольшая/, температура /воздуха, воды/, скорость ветра, соленость воды, плотность воды, циркуляция вод, приливы, колебания уровня моря, льды, содержание /кислорода, питательных солей/, хозяйственное использование) Чукотского и Восточно-Сибирского морей, моря Лаптевых, Карского и Баренцева морей. В зоне транзитного мелководья целесообразно применение самоподъемных установок с выдвижными опорами. В других частях морей, где глубины нарастают, складывается сложная ледовая обстановка (рис. 20) и проявляются другие климатические характеристики, повышающие риск ведения бурения с морских платформ.
Рисунок 20. Ледовая обстановка в Баренцевом море
Предлагается глубокое бурение с островов. Первоочередными объектами для постановки глубокого бурения могут быть острова Врангеля (о.Геральд), Айон, Медвежьи, Бол. Ляховский (о-ва Мал. Ляховский, Котельный, Новая Сибирь), дельта Лены, острова Бол. Бегичев, Большевик (о-ва Октябрьской Революции, Комсомолец), мыс Челюскина, острова Свердрупа (о-ва Арктического института, Известий ЦИК и др.), Гыданский полуостров, острова Вайгач, Колгуев, полуостров Канин (мыс Канин Нос). На бурение глубоких скважин в арктической зоне возложить задачи, присущие задачам опорного и параметрического бурения.
Данные бурения глубоких скважин будут способствовать:
- повышению достоверности интерпретации геофизических исследований;
- получению обоснованной количественной оценки нефтегазового потенциала;
- выявлению районов преобладающей нефте- или газоносности;
- прогнозу и определению нефтегазоносных комплексов, зон нефтегазонакопления и типов ловушек;
- получению информации о нефтегазоносности континентального склона и глубоководной области в пределах экономической зоны России.
Кроме этого, учитывая средние и максимальные глубины арктических морей, климатические условия (айсберги, дрейфующие льды и ледовые поля, шторма) представляется возможным использование для выполнения научно-исследовательских и буровых работ подводного флота. Подводные лодки, отработавшие свой штатный срок, но корпуса и двигательные установки которых могут ещё послужить (!) должны быть оборудованы буровыми установками и специальной аппаратурой для проведения гидрологических и геофизических исследований (послойное изучение температур, солености, плотности, газогидратности и других характеристик вод морских бассейнов) и «точечного» бурения с бортов подводных судов для изучения донных осадков и геологического разреза чехла в обусловленных пунктах перспективных земель.
Серьёзный риск при постановке и проведении морских буровых работ представляют газогидраты, которые все еще мало изучены в наших арктических морях.
Газогидраты - соединение газа и воды, в котором молекулы газа (обычно метана) размещаются внутри молекул воды, приобретая вид снега. При этом объем метана в газогидрате уменьшается почти в 200 раз. При разрушении газогидрата, а происходит это при уменьшении давления или увеличении температуры, выделяется большой объем газа.
Газогидрат может образоваться в донных осадках при давлении 25 атм и температуре 0°С. Если температура выше, то для образования газогидрата необходимо увеличение давления.
В морях водная толща создает высокое давление на осадочные породы (на каждые 10 м глубины давление возрастает на 1 атм при этом придонная вода имеет постоянно низкую температуру до – -2- -3° С. В океанах и морях газогидраты обычно встречаются на глубинах от 300-400 м до 1000-1200 м и более. Они насыщают верхний двухсотметровый слой донных осадков, содержатся в поровом пространстве в виде прослоев, линз, в рассеянном состоянии и составляют 10-20% от общего объема осадков.
Роль газовых гидратов двойственна. С одной стороны газовые гидраты участвуют в процессе формирования залежей нефти и газа, так как являются хорошим покрытием для их сохранения. С другой - при активизации зон разломов происходит интенсивная миграция газа из залежей газогидратов, из-под подошвы эалежей газогидратов, происходит разрушение нефтегазовых залежей и нефтегазоносных пород к дневной поверхности.
В районе выходов пузырей метана формируются морфоструктуры нарушенных донных осадков. Как на глубине моря, так и на шельфе эти структуры напоминают грязевые вулканы.
В глубоководной зоне, например, Баренцева моря, в которой выявлено уникальное Штокмановское газоконденсатное месторождение, природные условия также благоприятны для образования и стабильного существования гидрата метана: глубина моря свыше 240 м, температура придонной воды – -1°С, геотермический градиент 20-40 град/км, достаточная концентрация растворённого газа. Высокое газосодержание переводит мелко- и тонкозернистые пески в плывунное состояние. Пузырьки газа, содержащиеся в поверхностных осадках Печорского моря,снижают водо- и газопроницаемость грунта, переводят его в состояние «тяжёлой жидкости». Прочность таких жидкообразных систем стремится к нулю, погружение в них конуса под заданной нагрузкой, несколько замедляясь, может продолжаться до подошвы толщи. Песчаные и супесчаные газонасыщенные толщи Печорского моря (и других аналогичных акваторий) не могут рассматриваться в качестве надёжного основания для любых инженерных сооружений.
Серьёзные проблемы для проектирования и строительства буровых платформ и других подводных сооружений на морском дне под толщей воды свыше 240-300 м создаёт возможность присутствия в грунтах природных газовых гидратов. В любом случае, учитывая неустойчивость гидратоносных многолетнемёрзлых грунтов с подземными льдами, следует избегать контактов с ними подводных сооружений.
Весьма актуальным является изучение процессов гидратообразования, прогноз зон газогидратообразования, влияние новейшего тектогенеза на рельефопреобразующую роль газовых гидратов и оценка рисков при разработке месторождений нефти и газа в зонах гидратообразования Баренцева моря.
Инвестирование Государственной Программы комплексных нефтегазопоисковых работ в арктической зоне России должны в значительной степени осуществлять крупнейшие нефтегазодобывающие компании, кровно заинтересованные в устойчивости и пополнении своего капитала, связанного с освоением новых нефтегазоперспективных территорий и акваторий.