救援、爆炸和重力：科学家讲述如何寻找石油

石油是生产我们周围几乎所有事物的原材料。有了它，我们才能够治疗人类、制造高精度设备、征服太空。与此同时，“黑金”却被地球岩石的厚度所掩盖。如何观察地球内部和海洋深处的石油，是否可以在不进行分析的情况下评估其质量，是否值得提取在夏季小屋中发现的石油，以及冬季如何损害和帮助石油行业？彼尔姆理工大学采矿与石油学院的科学家们给出了答案。

我们能从表面看到石油吗？彼尔姆理工大学石油与天然气地质学系副教授、技术科学候选人谢尔盖·克里沃什切科夫 (Sergei Krivoshchekov) 谈到这一点时表示：“曾几何时，石油存在的主要标志是其释放到地表。1846 年，第一口油井在巴库的这个地方附近钻探。后来他们开始注意到石油沉积物通常与海拔有关。事实上，这种形式的起伏可能表明地壳中存在石油聚集的凸形（背斜）褶皱。除褶皱外，油气藏的形成还需要有石油聚集的渗透性岩石（砂、砂岩、石灰岩、粉砂岩）和限制油气垂直运动的不渗透性岩石。 （粘土和页岩、致密碳酸盐、盐）”。

从 20 世纪初到现在，在开始钻探之前，地质学家会对该地区进行调查：他们研究露出地表的岩石层 - 它们的成分、性质、年龄和出现条件。现场研究完成后，将编制地质图，显示岩石在何处、有哪些岩石出现在地表，以及其中含有碳氢化合物的可能性有多大。可以从飞机或太空卫星的航空航天地形测量中获得更多信息。现在，在没有地面基础设施的偏远地区，使用高精度无人机进行侦察。

如何观察地球内部的深处？

地质调查只能判断岩层上部的结构。为了深入研究，需要使用地球物理方法，包括地震、电学、重力和磁力勘探。

“地震方法（地震）可能是寻找石油的主要方法。它基于弹性波在地壳中传播的定律。为了引起它们，通常会进行爆炸。在层的边界，具有不同振动密度的波被部分反射，返回地球表面，部分继续深入，到达新的界面。地震检波器捕获地球表面反射的地震波，并根据生成的图像得出有关深层地下结构的结论。”彼尔姆理工学院科学家谢尔盖·克里沃什切科夫 (Sergei Krivoshchekov) 解释道。

在确定钻井的具体位置之前，勘探专家会建立各种模型（岩石物理、沉积、岩性、地球化学），以了解地质结构是如何形成的、拟建矿床可能具有哪些特征、不渗透岩石以及封闭的岩石、石油。

对电场、磁场和重力场的研究以及对地球表面碳氢化合物分子痕迹的记录也有助于寻找石油和天然气矿床并阐明其特征。为了获得有助于评估油田开发前景的完整信息，将这些方法结合起来。

水下地震勘测由船舶使用高分辨率地震、超高分辨率声学成像和自主水下航行器等创新技术进行。为了在架子上打井，需要使用特殊的平台：浮动式、半潜式和固定式。海上钻井平台必须在公海和风力条件下运行，需要额外的稳定性和稳定措施。为了环境安全，他们必须确保石油管道的密封性。在海上钻井平台上工作需要特定的技能和知识，例如如何应对风暴或紧急情况。

哪些技术可以让我们估算石油储量？

根据地质勘探工作，确定储量计算对象，并在专用软件产品中为每个对象建立地质模型，表征矿床的形状、边界和内部非均质性。

计算储量的方法有很多种；实践中最常用的是体积法。确定油气储量的公式包括储层面积、地层厚度、孔隙度和含油饱和度系数、石油密度等参数。用于计算储量的参数的定量值是根据钻井数据、岩石样品和石油样品的研究结果确定的。谢尔盖·克里沃什切科夫指出，计算后，碳氢化合物储量成为国家财产，国家将开发权转让给发现储量并监督其合理使用的石油公司。

俄罗斯国内可以开采石油吗？

“今天，在你的避暑别墅里不太可能发现石油。即使是最小的矿藏，地下用户也在争夺，因此所有位于浅层的储量早已被发现。而那些深藏在地球表面的东西是不会出现的，要探测它们就必须打很深的井——超过500-1000米。”PNRPU石油和天然气地质部的一位科学家解释道。

如果您的领土上确实出现了石油，那么您自己组织石油生产将是困难且非常昂贵的。因此，最好向当局报告这一发现。然后，您可能会被要求出售您的土地以获取利润，因为根据法律，只有土地属于您，其下的所有东西（底土和矿产）都属于国家。底土的使用受联邦法律“关于底土”的监管。

要开采石油，必须购买地下地块许可证，并下令从专门机构创建该油田的勘探和开发项目，该机构必须得到国家委员会的保护。只有在此之后才可以开始钻井。所有这些步骤都需要巨大的投资。

是否可以在提取油之前确定油的特性？

“油的质量取决于其性质，这些性质是在实验室研究的。因此，油样必须从现场采集——从第一口井的最高点（井口）和最低点（底部）采集。这样做是因为来自深处和嘴里的油由于压力的不同而具有不同的特性。同时，在屠宰点采集样本的频率较低；这种方法在技术上难度较大。用于分析的材料被转移到实验室。只有这样，油田才会开始大规模钻井和石油生产。”PNIPU 石油和天然气技术系教授、技术科学博士 Inna Ponomareva 说道。

如果石油工人没有钻一口井，但确定地下有石油，则其性质和质量被认为与附近油田的原材料相似。事实是，如果这些油田彼此靠近，那么它们在很多方面都很相似，包括石油的性质和质量。石油矿床通常是成组形成的，因此经常在已发现的生产地点附近寻找石油矿床。

寒冷季节石油生产有何困难？

最大的油田位于俄罗斯北部地区。油田绝大多数技术设施都位于露天。这使得他们在寒冷季节的操作变得复杂。雪和崎岖的地形并不会让从事野外勘探的石油工人感到高兴，但它们也不会给他们带来特殊的问题。这在更大程度上影响了物流、人员和设备的工作条件。

“石油行业的主要职业是石油生产经营者。作为一个“好主人”，他每天都会去探访委托给他的水井。通常，一条弯路要走好几公里，他不仅在夏天，而且在冬天也绕道。有时在滑雪板上，有时在雪地摩托上。当然，只有坚强的人才能成为石油生产经营者。”Inna Ponomareva 指出。

冬季，积雪使现场物流变得复杂。如果通过公路将石油从油田运走，雪就会阻止油田的工作。此外，油的主要特性之一是其粘度，它直接取决于环境温度。室外温度越低，它的流动性就越差。泵送粘稠油非常困难且成本高昂。石油中石蜡的释放加剧了这种情况，这种情况在低温下发生得更加强烈。

水也伴随着提取过程：它被泵入地层以置换石油，水被添加到原材料中以洗掉盐，等等。因此，低温会带来困难。

为了防止低温引起的并发症，石油工人提前做好过冬准备。一些最敏感的设备覆盖有绝缘材料，例如改进的玻璃棉。特殊的加热器甚至安装在各个元件上。在某些情况下，需要在油中添加特殊的化学试剂，可以破坏在寒冷中结晶的石蜡，形成一层薄膜，防止其粘附在管道表面，并防止石蜡颗粒粘在一起。在将油送入主管道之前，用淡水清洗油以除去所有添加剂。

“然而，正如人们所说，大自然没有坏天气。冬天，石油工人的生活并没有被沼泽和被冲毁的道路破坏。冰冻的河流有时被用作额外的运输动脉。一些重型设备的交付被故意推迟到冬季，”彼尔姆理工学院的科学家补充道。

永久冻土带覆盖了俄罗斯一半以上的领土。永久冻土的存在使油气田设施的建设和运营变得复杂。尽管油田比该区域深得多，但它的存在却留下了痕迹。例如，井的作业必须以防止系统脆弱平衡被破坏的方式进行，例如永久冻土带的“融化”。

现代技术不仅可以在岩层中寻找石油矿床，还可以评估储量及其质量。由于底土和矿物是国家的财产，因此不值得自己开采石油（即使您找到了）。这是由石油公司完成的，这些公司在冬季继续生产过程，员工和设备的条件都很困难。