ИННОВАЦИОННЫЕ НЕСТАНДАРТНЫЕ ДОСТУПНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБЛАСТИ ПОИСКОВ, РАЗВЕДКИ, РАЗРАБОТКИ И ПОДСЧЕТА ЗАПАСОВ НЕФТИ (И.И. Нестеров, Тюмень 2017 г.)

ВВЕДЕНИЕ

В результате использования геологически необоснованных технологий освоения Западно-Сибирского нефтегазового комплекса потеряны, утрачены или заводнены достаточно — крупные запасы углеводородного сырья и попутных полезных ископаемых.

Только в ХМАО ввиду существенной обводненности основных залежей нефти до 90-95% и даже 98% ставиться под сомнение возможность извлечения уже утвержденных запасов в ГКЗ РОСНЕДРА около 10 млрд. тонн нефти (63 млрд. баррелей) и возможность освоения хотя бы небольшой доли от 53 млрд. тонн геологических запасов. Россия должна уже сегодня готовиться к потере почти 6-10 трлн. долларов США.

Все это заставляет приступить к разработке новых нестандартных инновационных доступных технологий и технических средств путем обоснования их интеграции в комплексные программы технологических платформ, позволяющих если не восполнить, то в будущем учесть допущенные ошибки в создании новых нестандартных инновационных технологий, которые обеспечат модернизацию науки и производства.

В основу разработки новых нестандартных технологий должен быть поставлен тезис – «если мы знаем как нефть и углеводородный газ зашли в пластовую  систему, то мы создадим технологии прогноза и максимального их извлечения из недр». Основные инновационные технологии поисков, разведки, разработки и переработки нефти и газа должны базироваться на процессах разукрупнения молекул рассеянного органического вещества (РОВ) недр и нефти с контролем качества продуктов этих реакций измерением количества ядер углерода в молекулах углеводородного сырья.

1). С повышением температуры и давления по мере увеличения глубины погружения пластовых систем температура частично переходит в новый спиновой вид энергии и происходит накопление в керогене внутримолекулярной энергии, которая проявляется при снижении давления и является главным критерием зрелости РОВ. В природной среде происходит уплотнение глинистых пород в результате чего возникают дискретные микрогоризонтальные сдвиги, приводящие к появлению электромагнитных полей, взаимодействующих с внутренней энергией молекул керогена в зонах разуплотнении пород с образованием радикалов Н, СН, СН2 и СН3, которые разрывают связи «углерод-углерод» (-С-С-) и «углерод-водород» (С-Н; СНН) в кольцевых структурах.

Для разрыва связей -С-С- требуется энергия в 57 ккал/моль или в температурном эквиваленте -380-400ºС и больше. Таких температур в природных условиях залегания залежей углеводородного сырья до их формирования в нефтегазоносных бассейнах нет  и никогда не было и единственным источником для образования свободных углеводородных радикалов является внутренняя молекулярная энергия рассеянного органического вещества, без которой формирование нефтяных и газовых залежей не возможно только за счет увеличения температуры.

2). При взаимодействии свободных радикалов с неспаренными электронами вокруг ядер углерода происходят фазовые переходы твердого РОВ в газообразное и жидкое состояние сначала в приподнятых зонах ловушек, а затем в более опущенных крыльевых участках. При этом нефть и газ постепенно вытесняют воду к крыльям и периклиналям.

В зависимости от скорости мигрирующих потоков нефти и газа в зонах их контактов с водой могут образовываться переходные зоны с водонефтяными эмульсиями.

3). Прямых определений внутренней молекулярной энергии РОВ в настоящее время недостаточно и необходимо искать корреляционные связи с широко распространенными замерами состава и свойств выявленных залежах углеводородного сырья и вмещающих их пород.

На рис.1 приведена такая связь молекулярной энергии РОВ с термобарическим коэффициентом, рассчитанным по начальным пластовым давлениям и температурами залежей. По этому рисунку четко определяется вывод, заключающийся в том, что для начала формирования тяжелых нефтей с нафтеновым основанием и залежей углеводородных газов требуется меньшая энергия чем для залежей нефтей с метано-ароматическим основанием, в которых нефти в глинистых породах формируются при меньшей энергии чем нефти в песчаных породах.Зависимость между молекулярной и тепловой энергией в керогене органического вещества (Е) и начальными температурами и давлениями (t(°C)/P(Mpa)) для разных фазовых состояний залежей углеводородного сырья определяется по формуле (1).

                     

Зависимость между молекулярной и тепловой энергией в керогене органического вещества (Е) и начальными температурами и давлениями (t(°C)/P(Mpa)) для разных фазовых состояний залежей углеводородного сырья

n – коэффициент, корректирующий величину расчетной спиновой энергии (Е) от фактической, замеренной на приборах электронно-парамагнитного резонанса.

В общем по степени увеличения энергетического потенциала намечается следующая последовательность формирования залежей углеводородного сырья независимо от возраста вмещающих пород: тяжелые нафтеновые нефти – газ в континентальных отложениях (а) – газ в морских отложениях (б) –газоконденсатные (г)-газонефтяные (в), нефтегазоконденсатные (д) –нефтяные залежи.

4). Нефть концентрируется в залежи, образуясь из органического вещества. Залежи нефти и газа формируются на месте их современного залегания. При этом учитывается, что при фазовом переходе твердого органического вещества в нефть объем последней увеличивается до двух и более раз. Это в открытых по латерали пластовых системах вызывает движение нефти от свода к крылу, а в закрытых системах возникает аномально пластовое давление без тектонических изменений положения пластовой системы по вертикали.