Том 47, № 2 (2024)
Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения
Использование систем хранения и управления данных для оптимизации геолого-поисковых работ
Аннотация
Процесс поиска и разведки полезных ископаемых предполагает большое количество финансовых рисков, что вызывает необходимость подходить к данным работам, располагая как можно большим объемом информации. Это особенно актуально в условиях истощения фонда легко открываемых месторождений. Значимость геологических, геофизических, геохимических и горно-буровых методов возрастает в условиях постоянного проведения геолого-разведочных работ, что в свою очередь требует от них повышения эффективности. Применение геоинформационных систем и баз данных в геолого-поисковых работах уже давно является неотъемлемой их частью. Более того, на начальных этапах поисков и разведки рудных месторождений они оказывают существенное влияние на снижение времени подготовки и проведения работ. Основным компонентом любой геолого-поисковой работы является база данных, включающая в себя графические и атрибутивные данные. От корректности разработанной структуры базы данных во многом зависят функциональные возможности, производительность и эффективность работы системы и, как следствие, результативность проведения геолого-поисковых работ. Цель данного исследования заключалась в представлении результатов анализа разрабатываемого подхода эффективного управления данными геолого-поисковых работ с самых ранних стадий и до конца проекта, который позволит выполнять работу максимально продуктивно и с минимальными затратами по времени. Речь идет о создании унифицированной структуры базы данных и систем обработки данных, которые могут быть использованы при геолого-поисковых работах на различных объектах без необходимости разработки индивидуальной базы данных под конкретную площадь или под разные методы поисков.
Науки о Земле и недропользование. 2024;47(2):140-148
140-148
Технология и техника геолого-разведочных работ
О необходимости контроля миграции газа при цементировании скважин
Аннотация
В процессе строительства скважин и их эксплуатации часто возникают проблемы, связанные с проявлениями пластовых флюидов и их движением по заколонному пространству в результате некачественного цементирования. Значительные затраты средств и времени на ликвидацию заколонных и межколонных перетоков возможно снизить за счет эффективного предупреждения этих явлений. Цель данного исследования заключалась в представлении результатов анализа факторов, приводящих к образованию каналов движения пластовых флюидов при цементировании, а также в поиске решения проблемы заколонных перетоков в скважине. В ходе исследований авторами были рассмотрены механизмы процессов, протекающих при эволюции цементного раствора в затрубном пространстве скважин во время крепления обсадных колонн, существующие способы решения проблемы миграции пластовых флюидов, а также способы их предупреждения. В качестве наиболее перспективного, с точки зрения авторов, способа избежания негативных последствий данной проблемы предлагается метод предупреждения образования каналов миграции. Для его реализации разобран принцип работы лабораторной установки OFITE и метод моделирования скважинных условий работы цементного раствора. Приведены графики, полученные в результате испытаний цемента, и их интерпретация. Установлено, что в большинстве случаев цементные системы без модификации соответствующими реагентами не способны сдерживать миграцию флюида в процессе перехода из жидкого состояния в твердое, а также что миграция флюида происходит в течение критического периода при схватывании цемента – спустя 3–8 часов твердения. В результате проведенных работ выявлено, что выбранный способ оценки и модифицирования цементных систем позволяет повысить потенциал эффективного решения проблемы миграции пластовых флюидов путем снижения вероятности образования заколонных перетоков.
Науки о Земле и недропользование. 2024;47(2):149-157
149-157
Внутрипластовая закачка буровых отходов в тектонически экранированные ловушки
Аннотация
Цикл бурения любой скважины сопровождается производством огромного количества отходов, содержащих в своем составе химические вещества и реагенты, которые являются основным потенциальным и масштабным загрязнителем окружающей среды. Положительная тенденция роста объемов разведочного и эксплуатационного бурения на суше, связанная с необходимостью поддержания объемов добычи нефти в нашей стране, напрямую указывает на увеличение объемов буровых отходов, преимущественное количество которых накапливается в шламовых амбарах. Проблема утилизации, переработки постоянно растущих объемов буровых отходов в совокупности с необходимостью соблюдения строгих требований природоохранных мероприятий требует применения инновационных и комплексных подходов. Для решения такого рода задач была разработана концепция утилизации буровых отходов в тектонически экранированных ловушках, которая предлагает эффективный и безопасный способ утилизации буровых отходов, реализуя принцип «нулевого сброса» отходов в окружающую среду, что с ужесточением норм экологического контроля приобретает все большую актуальность не только в условия шельфового бурения, но и на суше. Цель данного исследования заключалась в представлении результатов анализа преимуществ закачки буровых отходов в тектонически экранированные ловушки по сравнению с другими возможными методами подземной утилизации. Авторами рассмотрены особенности подготовительного этапа проведения указанного метода. Описан опыт применения технологии. Представлен комплекс оборудования российской компании для подготовки и закачки отходов бурения в пласт. На примере геологического разреза приведен пример скважины, с высокой долей вероятности пробуренной в тектонически изолированную ловушку и перспективной для перевода под осуществление закачки отходов бурения.
Науки о Земле и недропользование. 2024;47(2):158-169
158-169
Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр
О влиянии показателей неоднородности на эффективность прогнозирования коэффициента продуктивности (на примере залежей в карбонатных коллекторах Урало-Поволжья)
Аннотация
Цель данной работы заключалась в представлении результатов анализа исследования, проведенного для определения степени влияния показателей неоднородности на эффективность прогнозирования коэффициента продуктивности при помощи дифференцированного анализа по трем крупным стратиграфическим единицам, приуроченным к карбонатным коллекторам Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. На начальном этапе решения задачи были взяты две выборки данных, состоящие из различной по плотности геолого-промысловой информации и путем использования полученных ранее формул осуществлен поиск объектов-аналогов для меньшей по объему выборки залежей. Затем при различных входных данных получены аналитические зависимости прогнозирования времени очистки призабойной зоны пласта для трех крупных систем, которые в дальнейшем были модифицированы при помощи повсеместного и единичного учета четырех параметров комплексной неоднородности, характеризующих фильтрационно-емкостные свойства продуктивных пластов. Для полученных моделей выделены критерии их применения в рамках решения задач разработки нефтяных месторождений. Сделаны выводы, касающиеся механизмов очистки призабойной зоны пласта, прогнозирования коэффициента продуктивности в различных геологических системах, особое внимание уделено необходимости проведения глубокого анализа в плоскости представления трех выделенных систем на следующем иерархическом уровне: по ярусам и горизонтам в целях поиска закономерностей изменения параметров внутри малых групп и обобщенной оценки влияния неоднородности на коэффициент продуктивности.
Науки о Земле и недропользование. 2024;47(2):170-179
170-179
Применение фотограмметрии для определения коэффициента устойчивости борта карьера
Аннотация
Цель данного исследования заключалась в рассмотрении методики получения и возможности применения фотограмметрической обработки данных аэрофотосъемки с беспилотного летательного аппарата с целью построения цифровой модели борта уступа мраморного карьера и определения характеристик трещиноватости уступа по полученным снимкам. В ходе работы выполнена аэрофотосъемка исследуемого уступа с помощью фотограмметрической обработки данных и осуществлено создание цифровых моделей рельефа в программном обеспечении Agisoft, а также построение диаграммы трещиноватости уступа по полученным снимкам. Произведен расчет коэффициента запаса устойчивости борта уступа с использованием программ GeoStab, Plaxis и «Геомикс». Для оценки, контроля и сравнения полученных результатов выполнен расчет коэффициента устойчивости классическим методом. Выяснено, что программное обеспечение Plaxis 2D и GeoStab лучше подходит для определения коэффициента устойчивости в случае однородных массивов грунтов без выраженных геодинамических нарушений. Программное обеспечение «Геомикс» учитывает и геодинамические характеристики однородного уступа борта карьера, и характер его трещиноватости, что позволяет точнее определить коэффициент запаса устойчивости уступа, а также лучше спрогнозировать потенциальные места обрушений и параметры перемещаемой горной массы. Установлено, что методы фотограмметрической обработки снимков, полученных с беспилотного летательного аппарата, позволяют не только точнее выполнить моделирование исследуемых откосов, но и быстрее получить достоверные данные о его трещиноватости. Это положительно влияет на качество расчета устойчивости откосов и прогноза его деформаций, что является важным фактором повышения безопасности горнодобывающего производства.
Науки о Земле и недропользование. 2024;47(2):180-189
180-189
Петрофизические таксоны месторождения алмазов кимберлитовой трубки «Комсомольская» (Якутская алмазоносная провинция)
Аннотация
Цель проведенных петро- и палеомагнитных исследований ориентированных образцов из основных петрофизических таксонов месторождения алмазов кимберлитовой трубки «Комсомольская» (кимберлиты, разнофазные базиты и терригено-карбонатные образования) заключалась в построении петрофизической модели и решении на ее основе разных геолого-геофизических задач, таких как анализ характера поведения наблюденного гравимагнитного поля для алмазопоисковых площадей четвертого и пятого геотипов, палеомагнитное датирование магматических событий, геодинамических реконструкций и пр. Особенности структурного взаимоотношения петрофизических таксонов месторождения повлияли на распределение их физических свойств, что в результате отразилось на характере наблюденных гравитационного и магнитного полей. Показано, что при использовании векторных параметров петрофизических таксонов в «методе вычитания» потенциальных полей от объектов-помех (базиты Тунгусской синеклизы) можно получить аномалию «трубочного типа» от объекта поисков (кимберлитовая трубка). Кроме того, на основе петрофизической модели доказано существование гравимагнитных аномалий, генетически связанных со структурами диатремовой ассоциации – аномалии структурного типа, которые следует учитывать в процессе интерпретации данных геофизических съемок в пределах Якутской алмазоносной провинции. В качестве минералов-носителей намагниченности в долеритах установлены титаномагнетиты, в то время как в кимберлитах их спектр более разнообразен – там встречаются магнетиты, титаномагнетиты, ильмениты и хромшпинелиды. В ходе пошаговых размагничиваний и последующего компонентного анализа векторов естественной остаточной намагниченности получены виртуальные геомагнитные полюсы, характеризующие направление магнитного поля Земли, времени внедрения кимберлитов и базитов. Это позволяет установить не только временную последовательность тектоно-магматических событий, сформировавших рассматриваемое месторождение алмазов кимберлитовую трубку «Комсомольская», но и уточнить их сценарий для Якутской алмазоносной провинции в целом. Палеомагнитные данные по кимберлитам трубки «Комсомольская» хорошо согласуются с палеомагнитными данными, полученными по базальтам аппаинской свиты верхнего девона D3ap (фран, 385–375 млн лет) и дорудной дайки долеритов вилюйко-мархинского интрузивного комплекса рудника «Мир» (373,5 млн лет), что может свидетельствовать о ее относительно раннем возрасте и, возможно, более глубоком уровне эрозионного среза. Палеомагнитные реконструкции показали, что эпохи кимберлито- и траппообразования корреспондируются с современным положением горячих точек, что, в свою очередь, может быть положено в основу прогноза новых кимберлитовых полей на Сибирской платформе.
Науки о Земле и недропользование. 2024;47(2):190-219
190-219
Роль и значимость геологической неоднородности в формировании продуктивности известняков фаменского яруса Южно-Татарского свода
Аннотация
Цель проведенного исследования заключалась в идентификации степени и характера влияния геологической неоднородности на продуктивность залежей для использования полученных закономерностей при решении фундаментальных задач разработки нефтяных месторождений с учетом различной плотности геолого-промысловой информации и значительной неравновесности данных эксплуатации скважин. Объектом исследования являлись залежи фаменского яруса Южно-Татарского свода, расположенные в пределах Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. В ходе работы при помощи элементов многомерного регрессионного моделирования были получены зависимости продуктивности залежей от набора геолого-промысловых параметров и установлены следующие особенности: степень влияния параметров на продуктивность различна в условиях выделенных групп идентичных объектов; в отдельных случаях отмечается и различный характер влияния параметров, что подтверждает актуальность и необходимость реализации процедур дифференциации при проведении прогноза для снижения рисков принятия неэффективных управленческих решений. Представленные результаты могут быть использованы для обоснованной оценки продуктивности залежей на стадии их ввода в промышленную эксплуатацию. С учетом того, что погрешность представленных моделей на четверть выше, чем при использовании моделей, в которые входят показатели геологической неоднородности, их применение для составления первых проектных документов вполне обоснованно и позволяет недропользователям успешно формировать оптимальный подход к реализации эффективной системы разработки месторождений.
Науки о Земле и недропользование. 2024;47(2):220-226
220-226
Петроупругое моделирование верейских и башкирских отложений на примере одного из нефтяных месторождений Республики Татарстан
Аннотация
Цель данного исследования заключалась в представлении результатов петроупругого моделирования башкирских и верейских отложений нефтяного месторождения Республики Татарстан. Для решения задачи моделирования упругих свойств изучаемого объекта (плотность, скорость продольной волны и скорость поперечной волны) использовалась модель самосогласованной аппроксимации эффективных модулей. На начальном этапе петроупругого моделирования проводится выбор скважин кандидатов и опорной скважины. Для этого проводится оценка каротажного материала на достоверность по всем скважинам. Выбирается скважина с наиболее полной и корректной геолого-геофизической информацией. Затем осуществляется создание петрофизической модели путем расчета фильтрационно-емкостных свойств и определения объемных коэффициентов компонентов породы. Моделирование упругих свойств начинается с создания кривой плотности по геофизическим и петрофизическим данным, на этом этапе производится оценка петрофизической модели. Выбор петроупругой модели основывается на теоретических и экспериментальных методах, эффективность выбранной модели подтверждается сходимостью результатов моделирования с зарегистрированными скважинными данными. В результате моделирования были получены кривые распределения упругих параметров по изучаемому геологическому разрезу. Наблюдается хорошая корреляционная зависимость между исходными данными геофизических исследований скважин и модельными кривыми. Полученные результаты позволили повысить качество имеющегося геофизического материала, а также воссоздать упругие свойства в скважинах без методов их прямой регистрации.
Науки о Земле и недропользование. 2024;47(2):227-235
227-235