Разведка и разработка нефтегазовых месторождений на континентальном шельфе морей и океанов
|
Скачать 3.87 Mb.
|
|
Средства обеспечения морского бурения Проблема морского бурения и заканчивания, пробуренных на дне скважин, а также устранение в процессе бурения неполадок, нарушений и аварий - одна из сложнейших проблем технологии морского бурения всеми методами. Решение этой проблемы связано с решением вопросов подводной автоматики и телемеханики, с созданием специальных контрольных средств подводных аппаратов и роботов, с разработкой подводных буровых устройств и с применением ЭВМ. Как указывалось, большинство специалистов в области морского бурения признает экономическую и технологическую эффективность ведения буровых работ на дае моря. Однако для окончательного решения этого вопроса нужен предварительный глубокий и тщательный анализ всех технических, технологических, экономических и других условий, чтобы выбрать наиболее целесообразную систему обеспечения подводного бурения, размещения персонала в подводных жилищах, их транспортировку к месту подводных работ, конструкции аппаратов и устройств, обеспечивающих процесс бурения и т. д., причем экономические факторы здесь являются решающими. Многолетний отечественный и зарубежный опыт морского бурения привел к выводу о необходимости создания специальных подводных устройств, обеспечивающих эффективное подводное бурение, которые бы упростили процесс заканчивания подводных скважин, могли бы устранить простые неполадки и аварии при повторном забуривании и т. д. Для этого в настоящее время разработано в основном три вида оборудования: - подводные аппараты-манипуляторы с дистанционным управлением, снабженные устройствами (манипуляторами) для выполнения ряда операций; - подводные роботы с дистанционным управлением, снабженные комплексом специальных устройств и приборов, способные выполнять сложные операции; - подводные автономные обитаемые аппараты, в задачу которых входит обеспечение процесса бурения на всей глубине акватории с помощью манипуляторов. Подводные аппараты-манипуляторы разрабатываются и используются для научно-исследовательских, военных и геологоразведочных целей. Первые подводные манипуляторы, разработанные центром подводных исследований ВМС США в Сан-Диего, являлись модифицированными вариантами электрических манипуляторов, применявшихся в атомной промышленности. Однако, в подводных условиях они оказались ненадежными. В соответствии с программой развития аварийно-спасательной техники этот центр создал дистанционно-управляемую систему «Рувс», основной частью которой является электрогидравлический манипулятор с семью степенями свободы и рабочей глубиной погружения 6 тыс. м. Этот манипулятор предназначен для работы с больших подводных аппаратов или иных носителей. Среди подобного типа аппаратов-манипуляторов могут быть названы «Рум», «Мермут», «Курв», «Аутонетикс» и «Теленаут». Одним из наиболее эффективных средств подводного обеспечения, передвигающимся по грунту дна, является аппарат-манипулятор «Рум», предназначенный для выполнения различных операций на глубине акватории до 6000 м. Основной частью аппарата является манипулятор, все элементы которого полностью копируют суставы рук человека. Манипулятор может выдвигаться от корпуса на 4,6 м, он выдерживает усилия до 800 кгс, может перевозить груз до 450 кг. Несмотря на то, что подобные аппараты не имеют автономности и не всегда эффективны, в настоящее время подготавливаются новые их разновидности («Аутек», «Дулар», «Орл», «Унумо» и др.). Институт нефти (Франция) создал нефтеразведочный глубоководный аппарат «Теленаут», управляемый с судна. Он имеет форму параллелепипеда размером 4x1, 5x1.5 м. масса его 1 т, снабжен тремя гребными винтами, из которых два обеспечивают горизонтальное перемещение до трех узлов, один винт - перемещение по вертикали (1,5 узла). Глубина погружения 1000 м. Аппарат имеет манипулятор дистанционного управления, телеиндикатор глубины, эхолот. Специальными работами, посвященными использованию новых роботов в морском бурении на нефть и газ, доказывается большая эффективность их работы под водой по сравнению с водолазом. Робот «Мобот», созданный нефтяной компанией «Шелл ойл» в результате трехлетних разработок и испытаний, предназначен для выполнения широкого круга операций: заканчивания подводных скважин, устранения разнообразных неполадок, укладки подводных нефтепроводов, обеспечения спасательных и судоподъемных работ, добычи россыпных полезных ископаемых, сбора донных горных пород и т. д. Основная часть оборудования аппарата расположена в двух цилиндрических корпусах: в верхнем находится электрогидравлический привод, в нижнем - электронное оборудование. Аппарат имеет манипулятор, торцовый ключ, два гребных винта, телекамеру, сонар, прожектор, гидрофон, компас. Комплекс захват - телекамера - прожектор смонтирован в верхней части робота на общей серповидной поворотной раме. Использование «Мобота» при бурении скважин на нефть у берегов Калифорнии при глубине воды до 100 м показало высокое качество этого аппарата, робот выполнял все необходимые соединения и окончательную проверку скважины, он отыскивал ее устье, устранял аварии, поднимал со дна различные предметы и оборудование. Последним видом аппаратов, обеспечивающих выполнение морских буровых работ, являются автономные обитаемые подводные аппараты различных конструкций. В настоящее время обсуждаются перспективы применения при морском подводном бурении различных подводных аппаратов типа «Дениза», «Элвин и других, но эффективно используется в морской геологоразведке аппарат специального назначения - «Бивер-TV» . Этот аппарат создан для обеспечения разведки и эксплуатации подводных месторождений нефти в значительном удалении от берега. Он может быть использован также для доставки акванавтов в подводные станции и лаборатории, установленные на глубине до 600 м, а также для научных исследований. Согласно проекту, численность экипажа аппарата 2-3 человека; максимальная глубина выхода водолазов 183 м, максимальная скорость подводного хода 5 узлов, дальность плавания 25 миль. В ряде случаев, например при осмотре бурильных груб и трубопроводов, могут быть использованы подводные аппараты открытого типа («мокрые» подводные аппараты), в которых гидронавты имеют непосредственную связь с окружающей средой, Подводный аппарат этого типа «МК-111», изготовленный из волокнистого стекла и пластмассы, передвигается от двигателя мощностью 2,5 л. с. (питание от 16 аккумуляторных батарей). Длина аппарата 4,4 м, максимальная скорость 6 км/ч, максимальная глубина погружения 100 м. Подобного типа «мокрые» подводные аппараты находят большое применение при решении комплексных задач изучения морского дна, используются для спортивных и иных целей. 3.5. МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПЛОЩАДНЫХ И СКВАЖИННЫХ КОМПЛЕКСНЫХ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ Исследование дна морей и океанов с целью изучения их геологического строения, поисков и разведки подводных месторождений полезных ископаемых, оценки инженерно-геологических условий и т. д. в настоящее время производится, как правило, путем совместного применения геологических методов и средств исследований (в основном пробоотбора и бурения) и геофизических (сейсмических, электрических, грави- и магнитометрических, радиометрических и сейсмоакустических методов и средств). Это комплексирование создало, по сути дела, новый метод - геолого-геофизический, в котором применение и теснейшая связь геологических и геофизических методов средств, приводят к ощутимому научному, технологическому и экономическому эффекту. Морские исследования комплексным методом выполняются по единой программе, конечной целью которой является решение конкретной задачи морской геологии или морского геологоразведочного дела. При этом большой эффект в результате выполнения комплексных геолого-геофизических методов получен вследствие того, что использование основных геофизических методов (и в первую очередь сейсмических в различных модификациях) дает соответствующую информацию непрерывно в процессе движения судна, которое может быть как надводным (специализированные или научно-исследовательские суда), так и подводным (подводные аппараты и лодки). Геофизические методы, которые могут использоваться в ходе комплексных геолого-геофизических исследований, условно можно разделить на три основных вида. 1. Соответствующие технические средства и методика исследований, связанные с решением фундаментальных вопросов глубинного строения земной коры в глобальном плане (физика Земли). 2. Соответствующие технические средства и методика регионально-поисковых исследований, обосновывающие и обеспечивающие ведение морских геологоразведочных работ в конкретном регионе, в основном глубинного бурения на нефть и газ (разведочная или «нефтяная» геофизика). 3. Средства и методика исследований, используемые в процессе подводной геологической съемки, поисково-разведочных работ на твердые полезные ископаемые и инженерно-геологических исследований («малая» или «рудная» геофизика). Каждый из перечисленных специализированных методов геофизических исследований, разумеется, имеет свои цели и задачи, теоретические основы, соответствующие методы и технические средства, методические разработки и приемы работ. Вопросы техники и методики ведения комплексных геолого-геофизических исследований в связи с решением фундаментальных вопросов глубинного строения дна морей и океанов, а также при региональном изучении геологического строения дна акваторий, перспективных на нефть и газ, с последующей подготовкой их для постановки глубокого морского бурения, являются специфическими вопросами и рассматриваются в специальной геологической и геофизической литературе. Ниже кратко рассматриваются лишь некоторые общие вопросы геофизических методов и средств, применяемых в процессе комплексных геолого-геофизических исследований, а также тенденции в их развитии. Геофизические методы и средства Исследование на нефть и газ В настоящее время основной комплекс геофизических методов, используемых в морских геологических исследованиях и геологоразведочных работах на нефть и газ, включает: гравиметрию, магнитометрию, сейсмометрию (в нескольких модификациях) и электрометрию. Сущность перечисленных методов, задачи и условия их применения кратко сводятся к следующему. Гравиметрический метод применяют для выполнения гравиметрической съемки, которая заключается в фиксации изменения ускорений силы тяжести по сети пунктов, равномерно распределенных на площади исследований. Величина ускорения силы тяжести слагается из нормального ускорения, зависящего от общей массы и формы Земли, а также от географической широты точки наблюдения и аномального ускорения, зависящего от строения земной коры вблизи точки наблюдения. При гравиметрической съемке с геологическими задачами нормальное ускорение силы тяжести исключается из наблюденных величин и строения карты аномалий силы тяжести. С известным упрощением можно сказать, что уровень аномалий силы тяжести зависит от глубины залегания плотных пород фундамента, причем прогибы фундамента выражаются минимумами, поднятия - максимумами. Морская гравиметрическая съемка в настоящее время проводится двумя способами: с помощью донных и набортных гравиметров. Донно-гравиметрическая аппаратура конструктивно идентична образцам, применяемым на суше. В процессе донных гравиметрических измерений аппаратура размещается в герметичном контейнере (скафандре), опускаемом с борта судна на дно. Дистанционное управление донным гравиметром и регистрация его измерений осуществляются на судне при помощи кабельной связи. Высокая точность определения величины силы тяжести, по сравнению с точностью измерений на суше, определяет возможность использования метода донной гравиметрии при решении задач на стадии поисково-разведочных работ. Съемка донными гравиметрами отличается большой точностью измерений, она позволяет более детально выявить аномалии силы тяжести, а следовательно, и геологические структуры. Однако она характеризуется сравнительно низкой производительностью, особенно при глубинах моря более 50 м за счет большой продолжительности операции постановки судна на якорь, спуска и подъема гравиметра. Усовершенствование донно-гравиметрической аппаратуры (типа ГДК и др.) направлено на повышение точности, производительности и глубинности измерений. В настоящее время уже применяют донные гравиметры с дистанционным управлением и телевизионным контролем рабочих операций. Находятся в разработке автоматические донные гравиметры, обеспечивающие автономное выполнение программы измерений на различных глубинах с последующим всплытием на поверхность акватории. Съемка с набортными гравиметрами осуществляется при непрерывном движении судна, что приводит к высокой производительности, но сравнительно низкой точности. При съемке с набортными гравиметрами необходима наименьшая качка судна водоизмещением порядка 100 т, либо применение подводных лодок или аппаратов. При использовании донных или буксируемых гравиметров пригодны суда водоизмещением 80 - 100 т при условии их высоких мореходных качеств. Следует иметь в виду, что при всех видах морской гравиметрической съемки на берегу (в месте доступном для высадки) должен находиться хотя бы один пункт с заранее определенной абсолютной величиной полного ускорения силы тяжести. В настоящее время разработано несколько разновидностей набортных гравиметров различного типа (ГНГК-1, ГАК-ЖЗ, Г А ЛИФ 3 и др.). Развитие получают структурные методы измерения силы тяжести, получившие воплощение в комплексе аппаратуры «Магистр» (точность замеров которого ±0,5+1,5 мгал). Дальнейшее развитие набортной гравиметрической аппаратуры намечается по пути разработки способов и средств увеличения точности непрерывных измерений с аномальной погрешностью порядка ±0,1+0,5 мгал, которое может быть обеспечено разработкой высокоточных средств угловой и пространственной стабилизации (инерционные системы, оптические гироскопы, набортные и забортные успокоители, буксируемые устройства), а также разработкой новых разновидностей гравиметров и акселерометров с широким динамическим диапазоном и комбинированным показанием. Магнитометрический метод исследований применяют для выполнения магнитной съемки, которая по своим геологическим задачам при поисках нефти и газа во многом сходна с гравиметрической, поскольку магнитные породы, создающие аномалии, связаны преимущественно с фундаментом. Совместное рассмотрение карт гравитационных и магнитных аномалий позволяет более достоверно выявить структуру фундамента, а следовательно, и более уверенно ориентировать постановку последующего основного метода сейсмических исследований. Магнитная съемка особенно эффективна для выявления разломов фундамента, которые, как правило, являются местами внедрения магматических магнитных пород и выделяются в магнитном поле в виде характерных полосовых аномалий. С точки зрения нефтяной геологии зоны крупных разломов фундамента представляют наибольший интерес. Вследствие повышенной подвижности земной коры в этих зонах в осадочном чехле особенно интенсивно формируются складки. Наряду с этим развитие разлома в фундаменте вызывает и развитие нарушений (трещин) в осадочных породах, что способствует притоку нефти и газа в структурные ловушки. Результаты гидромагнитной съемки могут быть использованы: а) при изучении геологического строения морского дна с оценкой мощности осадочной толщи, глубины расположения кристаллического фундамента, термических условий и т. д.); б) для выявления и оконтуривания по физическим свойствам внутренних структур кристаллического фундамента; в) для установления магнитных тел в осадочной толще и изучения подводных месторождений ферромагнитного состава. Наиболее высокопроизводительным и в то же время достаточно точным для целей морской нефтяной разведки является аэромагнитный метод съемки (с помощью самолетов ИЛ-2, ИЛ-12, ИЛ-14). Для повышения эффективности исследований желательно использование турбовинтовых самолетов типа АН-10 и ИЛ-18 при высоте полета 200 - 500 м. Другим видом магнитной съемки является съемка с помощью магнитометра, буксируемого за судном. Производительность этого способа меньше, чем аэромагнитной съемки, причем в этом варианте магнитная съемка может быть использована для определения контуров подводных россыпных месторождений магнитных руд (магнетита и ильменита). В гидромагнитной разведке наибольшее распространение получили протонные и квантовые Т-магнитометры, размещаемые в буксируемых гондолах, причем феррозондовые магнитометры применяют в основном для измерения компонент, а магнитостатические - для донных измерений. Исследования указанными магнитометрами проводятся на ходу судна без разбивки опорной сети при минимальном количестве контрольных маршрутов. Производство протонных Т-магнитометров налажено в различных модификациях во многих странах. Процесс регистрации, первичной обработки и накапливания магнитометрических данных при разработке аппаратуры решается путем возможности подключения ее в судовые или стационарные ЭВМ, а также подключением магнитометрической аппаратуры к бортовым системам сбора и накопления геофизической информации. В ближайшей перспективе стоят задачи резкого повышения точности гидромагнитных измерений, разработки аппаратуры для придонной съемки на регулируемом расстоянии от дна, создания полностью автоматизированной системы обработки и интерпретации магнитометрических данных на борту судна и т. д. Наибольшее практическое применение при поисках и разведке нефти и газа в морях и океанах имеет, как известно, сейсмический метод в основных его модификациях: - глубинное сейсмическое зондирование (ГСЗ) и метод преломленных волн (МПВ), основанные на прослеживании так называемых волн преломления (или головных волн), которые дают возможность изучить рельеф поверхности фундамента и даже более глубоких границ. Существующая в настоящее время методика проведения морских исследований МПВ-ГСЗ требует одновременной работы нескольких судов, пока еще мало производительна и не отработана в технологическом отношении; - сейсморазведка методов MOB (метод отраженных волн) стала высокоэффективным важнейшим способом исследований нефтегазоносных структур, использующим отражения ударной волны от поверхности раздела между различными средами. Структурные построения в сейсморазведке получаются в результате решения кинематической задачи определения глубины залегания преломляющих и отражающих границ на основе сведений о времени прихода преломленных или отраженных волн в точке приема и скорости распространения их в изучаемых средах. Изменения формы сейсмических сигналов и исследование их спектрального состава дают сведения о физических свойствах и об особенностях среды (поглощение, отражение и т. д.). Основным поисково-разведочным методом морской сейсморазведки является MOB в различных его модификациях - непрерывное сейсмическое профилирование (НСП), метод центрального луча (ЦЛ), способ общей глубинной точки (ОГТ), обеспечивающий накапливание сейсмических сигналов в общей глубинной точке на основании многократных перекрытий, и др. Метод преломленных волн преимущественно используют при региональных исследованиях для определения строения поверхности фундамента и мощности рыхлых осадочных отложений; его можно применять для поисковых работ при неглубоком залегании фундамента, либо когда сейсморазведка MOB оказывается не эффективной. Глубинность исследований сейсморазведки может быть от сотен метров до 6 - 10 км, а иногда и глубже. Кроме решения геолого-структурных задач, результаты сейсморазведки в известной мере помогают оценивать литологический состав, содержание флюидов, пластовое давление и т. д. Эффективность морской сейсморазведки возрастает при внедрении методики многократных перекрытий и в первую очередь метода общей глубинной точки. Применение цифровой и цифроаналоговой системы обработки данных с использованием сложных алгоритмов обработки обеспечивает снижение уровня помех, увеличение глубинности, повышение уровня геологической информации и т. д. Современный комплекс методов, технических средств и методики ведения сейсмических исследований состоит из способов возбуждения колебаний, средств приема и регистрации сигналов, средств и методики обработки материалов. Основу этого комплекса составляют невзрывные источники возбуждения, многоканальные приемные устройства, обеспечивающие исследование на ходу судна, сейсмические станции с цифровой и аналоговой регистрацией, средства высокоточного радиогеодезического обеспечения, а также средства обработки, расположенные в центрах на берегу и на борту судна, оснащенных современными ЭВМ и аналого-цифровыми обрабатывающими устройствами. Современные задачи совершенствования методов и средств сейсморазведки на нефть и газ сводятся к решению следующих основных вопросов: а) совершенствованию и созданию новых невзрывных источников упругих колебаний; б) созданию высокочувствительных сейсмоприемников; в) оснащению сейсмостанций автоматизированными средствами сбора, хранения и обработки сейсмической информации. В настоящее время используют следующие источники возбуждения упругих колебаний: взрывные, механические, вибрационные, электроискровые, газовой детонации и пневматические. Основными источниками возбуждения признаются пневматические, которые серийно изготовляет ряд фирм США, ФРГ и Канады. Заметное развитие получают источники газовой детонации большой и средней мощности, использующие эффект взрыва смеси кислорода с пропаном или ацетиленом. Производятся исследования по разработке источника возбуждений, в котором в качестве источника взрыва используют смесь кислорода с водородом (УГД-ВКС). Широкое применение находят электроискровые источники, обеспечивающие высокую разрешающую способность, но недостаточную для разведочных целей на нефть и газ глубинность. В последние годы в морских сейсморазведочных работах отмечается тенденция в развитии линейных источников упругих колебаний, дающих высокую направленность и представляющих собой подобие линейной группы взрывов из нескольких скважин. Основными техническими проблемами, которые решаются в настоящее время в области приемных устройств при сейсморазведке, являются проблемы, связанные с повышением помехоустойчивости (при буксировке приемных устройств) и чувствительности, а также с разработкой сверхдлинных буксируемых приемных устройств («кос»), имеющих наиболее возможное число приемных каналов (до 96 и более). Решение этой проблемы идет по пути применения малогабаритных приемников и их группирования, а также разработки стабильных и виброустойчивых систем кабелей-буксиров с обтекателями. В целом глубинность и надежность сейсморазведки при подготовке морских площадей к ведению глубокого морского бурения должны быть существенно повышены за счет усложнения системы наблюдений, обеспечения первичной обработки материалов на борту судна, а также применения сверхдлинных (до 3 км) сейсмоприемных плавучих кос. Геолого-геофизические исследования методом электроразведки проводятся для изучения рыхлой осадочной толщи и определения границ залегания кристаллического фундамента. Все разновидности метода электроразведки основаны на изучении особенностей пространственного распределения или временных закономерностей искусственно создаваемых или естественных электромагнитных полей постоянного тока и полей ин-франизкой частоты. Электроразведка обеспечивает глубинность исследований до 4-5 тыс. м. лишь в шельфовой зоне (при глубине акватории до 200 м). Этот метод отличается от сейсморазведки меньшими точностью, разрешающей способностью и глубинностью исследований, однако он может быть успешно применен в условиях, где сейсмические работы не эффективны (наличие экранов, кратных волн, отсутствие границ отражений и т. д.). Комплексирование сейсмических и электроразведочных исследований может повысить надежность информации о геологическом строении и физико-геологических явлениях. При работах на море применяют некоторые разновидности метода искусственных полей: непрерывные дипольно-осевые зондирования (НДОЗ), зондирования становлением электромагнитного поля (ЗС) с магнитными модификациями (ЭСМ) и непрерывное электропрофилирование (НП). Применение НДОЗ и ЗС технологически весьма сложно и требует использования в морских исследованиях двух судов, непрерывное же электрическое профилирование, проводимое на ходу судна, отличается большой производительностью. Технические средства метода искусственных полей разделяют на следующие типы: аппаратура управления питающей установкой ВЭЗ, приемная аппаратура НДОЗ и ЗС, аппаратура односудовых модификаций НП. В состав этой аппаратуры входят как серийные приборы (например, регистраторы электрических сигналов), так и нестандартные приборы, учитывающие специфику намечаемых исследований. Методы естественных полей включают в себя методы теллурических токов (ТТ), магнитотеллурического профилирования (ИГП) и магнитотеллурического зондирования (МТЗ). Для исследования осадочных толщ в пределах шельфовой зоны разработаны магнитотеллурические и теллурические станции с регистрацией частотно-преобразованного сигнала на магнитную пленку и аналоговой записью на фотоноситель. В целом аппаратура, применяемая в методе естественных полей при исследованиях в море, принципиально мало отличается от подобной аппаратуры, используемой на суше. Комплексирование различных геофизических методов при геолого-геофизических исследованиях дает весьма ощутимый научный, производственный и экономический эффект, который еще более увеличивается при внедрении бортовых систем сбора и хранения информации. Первой бортовой системой сбора геофизических данных в России является аппаратура «Град-Р», преобразующая формат записей цифровой сейсмических станций в формат ЭВМ «Минск-32» и регистрирующая данные гравиметрии, магнитометрии и электроразведки на носителе этой ЭВМ. Зарубежные системы сбора, хранения и обработки комплексной геофизической информации могут быть представлены набортным комплексом НИС «Флоран» (Франция), комплексами НИС «Ребрай», «Океанограф», «Фрэр Мур» (США), регистрирующими данные сейсморазведки, набортной гравиметрии, магнитометрии и т. д. В настоящее время характер и объем комплексирования геофизических методов при геолого-геофизических исследованиях на нефть, и газ зависит от конкретных задач. Так, при глобальных исследованиях, решающих фундаментальные задачи глубинного строения земной коры, применяют глубинное сейсмическое зондирование, набортную гравиметрию, аэро- и гидромагнитную съемки, а также отдельные магнитотеллурические зондирования. В процессе регионально-поисковых исследований используют методы MOB - ОГТ, МПВ-ГСЗ, ЗСП, НДОЗ и другие, набортную и донную гравиметрию, гидромагнитную съемку; при этом автоматизированной системой сбора информации является аппаратура «Град-Р», основу технического обеспечения которой составляют многоканальные приемные устройства, сейсмические станции (ССЦ-2, ССЦ-3), набортно-гравиметрическая аппаратура (ГНГКА) и магнитометр АПМ-3. При детальных исследованиях применяют преимущественно метод MOB в модификации многократных перекрытий и высокочастотную гравиразведку. В последние годы перспективным методом поисков и разведки морских месторождений нефти и газа считается метод «прямых поисков», в котором используют новые эффективные средства регистрации и обработки получаемых данных с помощью ЭВМ в процессе выполнения исследований на ходу судна. В США и Канаде получает распространение «метод светлого пятна», обеспечивающий прямое обнаружение месторождений газа, в котором интерпретация сейсмических данных производится ЭВМ. Компания «Вестерн джиофизикс» (США) при сейсмических исследованиях в Мексиканском заливе применяет вновь разработанный метод «РАЛ», используя для анализа сейсмических данных новейшую систему ЭВМ. Фирма «Трансмарк» разработала метод и аппаратуру «спектр-соник» для прямых поисков месторождений нефти и газа, в основу которых положено явление ядерного магнитного резонанса (явление поглощения радиоволн изотопом С-13). Средства скважинных геофизических исследований Бурение скважин является основным способом получения необходимой информации в процессе геологических исследований на море. Специфика ведения буровых работ в морских условиях требует получения максимума информации в процессе проходки каждой скважины. Обычно сведения о проходимых породах получают в результате визуального изучения кернов на месте работ, а также комплексного исследования их в лабораторных условиях. Одним из важных методов получении дополнительной информации о физико-механических свойствах буримых пород является метод скважинной геофизики (скважинная сейсмоакустика и геоакустика, скважинная телеметрия и т. д.), который в настоящее время применяется обычно после завершения бурения скважин. В последние годы все большее значение придается выполнению специальных геофизических исследований не после бурения скважин, а в процессе проходки глубоких и сверхглубоких скважин. Применение метода скважинных геофизических исследований (каротажа скважин) в процессе бурения скважин на нефть и газ в пределах морских акваторий определяется необходимостью повышения геологической и экономической эффективности, сокращения времени выполнения ряда технологических операций (в особенности спуска-подъема бурильных труб), оптимизации режима бурения глубоких и сверхглубоких скважин и т. д. Экономическая и геологическая эффективность обусловливает также необходимость выполнения специальных теоретических, методических и экспериментальных исследований для получения в процессе бурения оперативной геофизической информации о физических и механических свойствах буримых пород. Комплекс методов и средств геофизических исследований скважин в процессе их бурения состоит из электрического, радиоактивного, газового и акустического каротажа. Разработка соответствующей аппаратуры идет по пути создания систем, передающих информацию с забоя скважин на поверхность, а также систем, автоматически фиксирующих результаты измерений в скважинном приборе в ходе бурения. За рубежом большое внимание уделяется разработке и применению в процессе глубокого бурения электрического каротажа, который осуществляется в направлениях: - применения каротажа в процессе бурения с передачей по средствам связи необходимых данных на дневную поверхность; - применения каротажа в процессе бурения с получением информации за счет работы автоматически действующих скважинных приборов. Использование автономно работающих приборов каротажа скважин - одно из перспективных направлений промысловой геофизики, поскольку в этом случае предусматривается механическая или магнитная регистрация получаемых сведений. В этом направлении разработано много моделей приборов, посредством которых выполняется каротаж в ходе бурения скважин, а также в процессе подъема бурильных груб. В последние годы за рубежом, в особенности в США и Франции, большое внимание уделяется применению сейсмоакустического каротажа скважин в процессе их бурения, поскольку технические средства этого каротажа, использующие звуковые колебания, дают возможность непрерывно определять свойства разбуриваемых пород, выбирать оптимальные параметры бурения и т. д. В качестве канала связи здесь можно использовать бурильную колонну, столб бурового раствора или буримые породы. Источниками упругих колебаний в приборах могут быть мембранные излучатели, взрывчатые вещества и механические вибраторы, приемниками колебаний на поверхности являются различные датчики упругих колебаний. 3.6. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ СУДА И СОВРЕМЕННЫЕ СРЕДСТВА НАВИГАЦИИ В МОРЕ Комплексные геолого-геофизические исследования в основном с целью поисков нефти и газа в различных зонах морей и океанов в последние годы осуществляются с помощью различных судов, в какой-то степени учитывающих специфику этих исследований, оснащенных разнообразной аппаратурой и оборудованием. К сожалению, используемые суда отличаются большой разнотипностью и не всегда удовлетворяют необходимым требованиям, поскольку переоборудование судов не обеспечивает необходимых качеств в части их мореходности, энерговооруженности, размещения аппаратурного комплекса и г. д. Все это уменьшает эффективность использования переоборудованных судов для геолого-геофизических исследований и снижает их качество. В ряде стран (США, Япония, Франция и др.) переоборудование судов признано нецелесообразным в связи с технологической нерентабельностью. Поэтому необходимо создание специализированных судов, которые бы отвечали следующим требованиям. 1. Хорошая мореходность, обеспечивающая эффективность использования судна, длительность пребывания в открытом море и безопасность плавания. 2. Универсальность, обеспечивающая возможность выполнения большого комплекса исследований без существенного переустройства судна. 3. Точность определения местонахождения судна в открытом море, обеспечивающая надежность и достоверность выполняемых исследований. 4. Эксплуатационные удобства судна, обеспечивающие возможность выполнения всех операций, предусмотренных методикой и технологией ведения геолого-геофизических исследований (свободная кормовая часть палубы, открытая площадь главной палубы и т. д.). Кроме этих основных требований, к специализированному судну предъявляются и «специализированные» требования по обеспечению устойчивого длительного малого хода, необходимого в случае работы с буксируемой аппаратурой; по наличию хороших маневренных качеств (применение активных рулей и подруливающих устройств), необходимых в случае отбора проб донных грунтов, установки донных гравиметров и при условии плавания в опасных зонах; по максимальному снижению уровня шума и вибрации, недопустимых при работе регистрирующих устройств сейсмической аппаратуры, по исключению резкой качки, вредно влияющей на высокочувствительные приборы (гравиметры) и на персонал экспедиции. С учетом уже накопленного отечественного и зарубежного опыта ведения комплексных геолого-геофизических исследований во внутренних морях и в Мировом океане представляется необходимым специализированные суда разрабатывать и строить трех типов: 1) суда малого тоннажа (водоизмещением 400 - 600 т), предназначаемые для ведения отдельных видов геологических и геофизических исследований во внутренних и окраинных морях; 2) суда среднего тоннажа (водоизмещением 1200 - 1500 т), предназначаемые для ведения комплексных геолого-геофизических исследований в пределах шельфовой зоны и в отдельных районах Мирового океана; 3) суда большого тоннажа (водоизмещением 3000 т и более), обеспечивающие проведение всего комплекса геолого-геофизических исследований в Мировом океане. Малотоннажные суда, с помощью которых целесообразно выполнять картировочные работы в связи с поисками нефти и газа и поисково-разведочные работы, на твердые полезные ископаемые, а также инженерно-геологические и геофизические исследования, должны отвечать следующим основным требованиям: а) район плавания до 200 миль; б) обеспечение непотопляемости судна при затоплении рабочего отсека; в) класс судна должен отвечать требованиям Регистра России к классу исследовательских судов; г) автономность плавания по всем видам довольствия не менее 20 сут; д) скорость судна не менее 12 узлов. Конструкция малотоннажного специализированного геолого-геофизического судна должна обеспечить выполнение мелко и крупномасштабной геологической съемки, ведение поисково-разведочных работ на твердые полезные ископаемые с помощью различных методов и технических средств исследований (пробоотбора и неглубокого бурения, подводных геофизических, геохимических, шлиховых и других исследований), а также инженерно-геологических работ для специальных целей (обеспечение ведения подводных горно-добычных работ, по укладке на дно специальных сооружений, возведения морских буровых установок на нефть и газ). Поскольку геолого-геофизические исследования в шельфовой зоне отличаются большим разнообразием, целесообразно малотоннажные специализированные суда создавать трех модификаций, обеспечивающих в случае необходимости раздельное ведение трех основных видов исследований: геологических, геофизических и инженерно-геологических. Второй тип геолого-геофизических судов водоизмещением 1200 - 1500 т должен выполнять основной объем комплексных исследований как в пределах шельфа, гак и в пределах отдельных районов Мирового океана. Основные требования, которым должны удовлетворять суда этого типа, следующие: а) автономность плавания до 60 сут, районы плавания до 1200 миль; б) скорость судна до 15 узлов; в) наличие винта регулируемого шага (ВРШ) и подруливающего устройства; г) наличие успокоителей качки; д) размещение научного персонала в количестве 25 чел; е) судно должно отвечать требованиям Регистра России к классу исследовательских судов. Исследования на этом судне должны быть обеспечены следующим комплексом методов и технических средств: - средствами пробоотбора (дночерпатели, драги, прямоточные трубки) и мелкого бурения (поршневые и вибропоршневые установки); - новейшими средствами радиогеодезического обеспечения и навигации (включая спутниковую систему); - аппаратурой подводного телевидения (с видеозаписью), набортными гравиметрами, сейсмоакустической и электрометрической аппаратурой; - гидромагнитной аппаратурой и оборудованием для определения магнитной восприимчивости; - радиометрической аппаратурой и приборами для определения естественной радиоактивности; - оборудованием и аппаратурой для выполнения гранулометрических, минералогических, геохимических и палеонтологических исследований; - средствами экспрессного анализа проб ядерно-физическими методами; - бортовой системой ЭВМ для экспрессной обработки геофизических и геологических данных. Если этот тип судна будет предназначен для ведения геофизических исследований, то оно дополнительно должно быть оснащено: оборудованием для возбуждения упругих колебаний повышенной мощности; - многоканальной буксируемой приемной сейсмокосой; - комплексом автономных приемных цифровых радиотелеметрических станций для ведения площадных исследований MOB; - универсальной бортовой вычислительной системой на базе специализированной ЭВМ; - комплексом аппаратуры для гравимагнитных исследований; - набортным навигационно-геофизическим комплексом. Особые по характеру и объему задачи стоят перед судами третьего типа водоизмещением более 3000 т. Они должны обеспечить комплексные геолого-геофизические исследования на нефть и газ, и твердые полезные ископаемые во всех районах Мирового океана, включающие изучение глубинного строения дна морей и океанов геофизическими методами с целью поисков нефти и газа; отбор проб и изучение вещественного состава и свойств рыхлых отложений на глубину до 30 м от поверхности дна; исследование теплового потока и геохимических свойств морского дна. Все перечисленные исследования выполняют с помощью специализированных лабораторий, оснащенных необходимыми техническими средствами, а также судовыми научно-информационными центрами с ЭВМ. Основные требования к этому типу судов следующие: а) автономность плавания не менее 90 сут, дальность плавания до 16 000 миль; б) мощность электроустановки должна обеспечить плавание судна в любом режиме в диапазоне от 3 до 18 узлов; в) с помощью специальных устройств необходимо обеспечение ведения морских работ при волнении до 5.....7 баллов; г) судно должно быть хорошо управляемым на любом ходу с минимальным дрейфом при волнении до 7 баллов. Современное состояние использования различных судов для ведения геолого-геофизических исследований при поисках нефти и газа в пределах шельфа и Мирового океана свидетельствует о неотложной необходимости введения в строй специализированных геолого-геофизических судов различного водоизмещения, с помощью которых научная, технологическая и экономическая эффективность, а также качество исследований резко возрастут. В настоящее время в ряде стран (США, Голландия, Япония и др.) в комплексных исследованиях используют или проектируют суда специальной постройки («Алькоа си пробе» - США, «Нетерланд оффшоре К’» - Голландия; «Вакантно» Япония, «Поиск» -Россия и др.) Методы и средства определения места судна Успешное, эффективное и качественное ведение комплексных геолого-геофизических исследований в пределах континентального шельфа и в особенности Мирового океана требуют надежного и точного определения места судна, т. е. определения места проведения тех или иных исследований и замеров. Эта задача в настоящее время решается как для гидрографических и океанологических задач, так и для выполнения геолого-геофизических исследований путем разработки и внедрения специальной радиогеодезической и радионавигационной техники. При этом специфичность геолого-геофизических исследований требует учета ряда факторов, как, например: 1) влияния волнений, течений и ветров на производство замеров, курс судна и т. д.; 2) необходимости надежного удержания судна на заданной точке или на заданном профиле; 3) ведения геолого-геофизических исследований и место определения судна в едином масштабе времени. Место определение судна производится двумя основными методами: визуальным и с помощью радионавигационных систем (РНС). Первый метод применяют при ведении морских исследований в прибрежной зоне континентального шельфа посредством ведения обратных, прямых и комбинированных засечек специальными приборами (секстанами, теодолитами) при наличии геодезической привязки на суше. Радионавигационные системы могут быть мобильными (транспортабельными), наземные станции которых размещаются в необходимых местах только на время ведения геолого-геофизических работ, и стационарными, наземные станции которых установлены постоянно. РНС работают либо по принципу измерения промежутка времени между излучением и приемом сигналов разных станций (импульсные системы), либо по принципу сравнения фаз радиоволн, поступающих от станций одновременно и непрерывно (фазовые системы). В последние годы применяют импульсно-фазовые системы, в которых ориентировочное место установки судна определяется импульсным способом, затем уточняется по фазам сигналов. С целью надежного геодезического и навигационного обеспечения морских геолого-геофизических исследований в настоящее время используют ряд специализированных радиогеодезических и радионавигационных систем: «Поиск» (Россия), Лоран» (США). «Торан» (Франция) «Хай Фикс» (Англия) и другие, а также глобальную фазовую РНС «Омега» (США), принятую в качестве Международной системы навигации. Наиболее перспективным средством привязки наблюдений являются спутниковые системы навигации (СНС). Существующие технические средства РНС обеспечивают точность определения не ниже  2 м при удалении от систем до 50 км. Системы ближнего действия («Мир», «Чайка») широко используют при ведении наземных съемок с точностью определения от 10 до 20 м при максимальной дальности в море до 70 км.Системы среднего действия «Поиск», «Хай Фикс», «Торан» и другие используют при ведении геолого-геофизических исследований при максимальном удалении 250 км с точностью определения от 10 до ±100 м.Нефтяные компании ряда стран интенсивно совершенствуют существующие системы и создают новые, которые бы обеспечивали высокоточную привязку в зоне шельфа (до 200 км). Так, фирма «Декка» выпустила новую высокоточную и надежную систему «Хай Фикс-6», фирма «Серсель» создала новую высокоточную автоматическую систему «Торн-100» и т. д. Совершенствование систем подобного класса направлено на увеличение их дальности действия до 500 км, на повышение точности определения навигационного параметра до 0,001 фазового цикла, на улучшение наземной и бортовой аппаратуры и стыковки последней с устройствами для преобразования гиперболических координат, на обеспечение автоматического управления судном. Системы дальнего действия (до 500 км) типа РСВТ-1, «Декка» и другие используют при выполнении геофизических и гидрографических исследований, а также для решения специальных задач. Точность определения координат этой системой находится в пределах от +90 до +240 м. Импульсно-фазовые разносно-дальномерные системы дальнего действия (до 3500 км) типа РСДН-3 «Лоран-С» применяют в гидрографии и навигации, точность определения координат находится в пределах от +120 до +200 м. Зоны действия системы «Лоран» охватывают практически все северное полушарие. Глобальную систему «Омега» с дальностью действия до 15 000 км используют для обеспечения морской и воздушной навигации с точностью определения координат в пределах от ±2 до +5 км. Идет разработка полностью автоматического комплекса приемо-индикатора системы «Омега», связанного с малой ЭВМ. Перед включением аппаратуры задаются лишь момент времени, число, широта и долгота начальной точки, а также координаты пункта назначения. В любой момент времени навигатор может получить сведения о своем местоположении, путевой скорости, расстоянии до пункта назначения и времени движения до этого пункта. Особое внимание при создании радионавигационных систем глобального действия уделяется спутниковым системам, которые по сравнению с наземными станциями радионавигационного обеспечения имеют ряд преимуществ: неограниченная дальность действия, малая степень влияния помех, высокая точность местоопределения при любых метеоусловиях. Точность определения координат с помощью навигационных спутников типа «Транзит» и «Сонар» достигает 45 м при погрешностях за счет рефракции радиоволн в атмосфере до 15 м. Учитывая в перспективе возможность создания спутниковых систем, основанных на использовании высоколетящих (до 30000 км) спутников, с помощью которых может быть получена точность определения места, достигающая +5 м, можно предположить, что этот вид технических средств будет основным при геолого-геофизических исследованиях в океанах. В общем, комплексе средств местоопределения судна большую роль играют системы указания его курса и измерители скорости и пройденного пути. В качестве датчиков скорости хода и пройденного расстояния в настоящее время используют преимущественно гидродинамические лаги (типа ЛГ-25, МГЛ-25 и т. д.), за рубежом находят применение доплеровские акустические системы, разработанные фирмой «Маркуарт». Развитие радионавигационных систем местоопределения, ЭВМ, искусственных спутников Земли, улучшение технических характеристик лагов, гирокомпасов и авторулевых, а также успехи прикладной математики и, в частности, теории управления позволили с 60-х годов приступить к созданию полностью автоматизированных навигационных комплексов (АНК), с помощью которых автоматически осуществляются: сбор навигационно-геодезической информации; - оптимальная обработка информации в реальном масштабе времени; - регистрация (хранение) обрабатываемой информации в цифровой форме; управление движением судна в заданной программе; - управление техническим процессом ведения геолого-геофизических исследований; - представление информации в графической форме. В ряде стран (Франция, США, ФРГ и других) АНК установлены на научно-исследовательских судах, выполняющих комплексные геолого-геофизические исследования в океанах. В последние годы при создании автоматизированных систем управления судном отмечается тенденция комплексного использования ряда специализированных машин управления с одной универсальной ЭВМ, чем достигается гибкость и надежность работы систем. |
Похожие:
 |
Федеральный горный и промышленный надзор россии постановление Утвердить "Правила безопасности при разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений на континентальном шельфе" |
 |
Госгортехнадзор СССР согласованы При разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений на континентальном шельфе СССР |
|
1. Являются ли обязательными для исполнения "Правила безопасности... Б аттестация руководителей и специалистов организаций, осуществляющих разработку нефтяных и газовых месторождений |
|
Правила безопасности при разведке и разработке нефтяных и газовых... Связь и сигнализация. Автоматизированные системы безопасности, контроля и оповещения на мнгс |
|
Правила безопасности при разведке и разработке нефтяных и газовых... Настоящие Правила разработаны в соответствии с Положением о Госгортехнадзоре России, утвержденным Указом Президента Российской Федерации... |
|
Методические указания по комплексированию и этапности выполнения... О введении в действие Методических указаний по комплексированию и этапности выполнения геофизических, гидродинамических и геохимических... |
|
I. Экстремальные условия с психологических позиций Двадцатый век характеризуется интенсивным освоением человечеством глубин морей и океанов, воздушного и космического пространства,... |
|
Правила разработки нефтяных и газонефтяных месторождений Госгортехнадзора и других организаций при проведении работ, связанных с разведкой, подсчетом запасов нефти и газа, проектированием... |
|
Рабочая программа дисциплины Специализации: Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых |
|
Рабочая программа учебной геодезической практики «Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений твердых полезных ископаемых» |
|
Исследование качества воды. Тема Водная оболочка Земли – гидросфера включает в себя совокупность всех водных объектов земного шара: океанов, морей, рек, озер, водохранилищ,... |
|
Оценки воздействия на окружающую среду (овос) «Получения смесей грунтошламовых отвержденных и их применения на территории нефтегазовых месторождений Западной Сибири» |
|
Рабочая программа геологосъемочная практика направление подготовки (специальность) 130101 «Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений твердых полезных ископаемых» |
|
Программа учебной практики по бурению Специализации: Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений твердых полезных ископаемых; Геология нефти и газа |
|
Рабочая программа дисциплины Компьютерные технологии в геологии Специализации: Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений твердых полезных ископаемых; Геология нефти и газа |
|
Реферат по дисциплине “Геология, поиск и разведка нгм” на тему: «Залежи... Классификация запасов месторождений, перспективных и прогнозных ресурсов нефти и горючих газов в России |