Геологоразведочные работы: этапы и стадии

Геология как наука прошла достаточно длинный и тернистый путь, постоянно развиваясь на основе многолетнего опыта смелых и упорных практиков. С давних времён они положили начало ремеслу добычи полезных ископаемых из земных недр, постепенно разведывая новые ресурсы и открывая методы их выработки. Геологи-современники ушли далеко вперёд в плане знаний и технологий. Однако при всём нынешнем прогрессе эта работа по-прежнему требует немалых умственных, физических и финансовых затрат.

Объёмный комплекс работ для стратегических целей

Поиски, обнаружение и сложная техническая подготовка к дальнейшему освоению месторождений полезных ископаемых – вот наиболее ёмкое описание всего комплекса геологоразведочных работ, сложная и многогранная структура проведения которых делает эту сферу достаточно закрытой по отношению к тем, кто не имеет малейших специализированных знаний.

Основной целью ГРР является изучение способов разведки и добычи полезных ископаемых с максимально эффективными и экономически рациональными результатами. При этом обязательно учитывается и состояние окружающей среды – наносимый ей вред правила геологоразведочных работ сводят к минимуму.

Помимо этого, геологические службы и организации нередко оказываются смежные услуги изучения недр для строительства различных подземных сооружений, проводят инженерно-геологическое изучение отдельных территорий в частном порядке, подготавливают места безвредного захоронения вредных производственных отходов.

Краткий исторический очерк

Поиск и разведка полезных ископаемых (в частности, благородных и цветных металлов, а позже ещё и чёрных) осуществлялась человеком ещё с глубокой древности. Наиболее ранний и полный опыт по проведению геологоразведочных работ на землях средневековой Европы представил в своих трудах немецкий учёный Георг Агрикола.

Первые документально зафиксированные ГРР в России были проведены на реке Печоре в 1491 году. Наиболее мощный толчок к развитию этой отрасли в отечественной практике был дан лишь спустя пару столетий, в 1700 году. Этому способствовало издание «Приказа рудокопных дел» Петра I. Дальнейший уклон на более научную основу русской геологической разведки был заложен Михаилом Ломоносовым. В 1882 году создаётся первое государственное геологическое учреждение России - Геологический комитет. Его же сотрудникам спустя десять лет, в 1892 году, удалось создать первую геологическую карту европейской части страны в масштабе 1:2 520 000. Примерно в этот же период начинает формироваться теория разведки нефти, подземных вод, твёрдых пород полезных ископаемых и россыпей.

С наступлением советского периода геологическая служба перетерпела значительные перемены. Государственные приоритеты сместились больше к поискам нефти, в результате чего были не только лишь расширены старые нефтегазоносные районы (в частности, Северный Кавказ), но и разведаны новые месторождения. Так, в 1929 году были развёрнуты ГРР на Волго-Уральской области, широко известной в народе как «Второе Баку».

К началу 1941 советская геология могла похвастаться достаточно внушительными результатами: были разведаны и подготовлены к эксплуатации месторождения большинства известных полезных ископаемых. За годы Великой Отечественной (1941-1945) ГРР были резко переведены на ускоренные поиски и разработки районов с наиболее важными со стратегической точки зрения ресурсов (в частности, на Урале, Сибири, Средней Азии и Дальнем Востоке). В результате были существенно пополнены запасы нефти, железных руд, никеля, олова и марганца. В послевоенные годы исчерпывавшие себя месторождения компенсировались интенсивной разведкой новых.

В современной России государственный акцент ГРР сместился больше на частное инвестирование. Однако и бюджетная доля также позволяет выстраивать долгосрочные стратегические программы по развитию отечественного минерально-сырьевого запаса страны. Так, на период 2005-2020 ожидаются поступления из казны на геологические исследования в общем размере 540 млрд руб. Почти половина из них будет направлена на ассигнование геологоразведки углеводородов.

Этап первый - начальная подготовка

Все этапы и стадии геологоразведочных работ в общей сложности складываются в три последовательных комплекса действий.

Начальный – первый этап – включает в себя лишь геофизические работы на местности с геолого-съёмками территории. При этом нередко осуществляется бурение опорных скважин. Весь рассматриваемый регион находится под пристальным мониторингом, в том числе и на возможность землетрясений и иных негативных для проведения ГРР факторов.

Результатом становится предварительно определение перспективных месторождений. При этом обязательно создаётся комплект карт отснятой местности под различные масштабы и предназначения. Оценивается также и состояние окружающей геологической среды на стабильность и возможные её изменения.

Второй этап - поиск месторождений и их оценка

Более глубокий и детальный сбор информации по залежам полезных ископаемых в масштабах определённой территории начинается именно с этого этапа.

Стадия 2 заключается в работах поискового характера на перспективных по результатам первого этапа площадям: выявление конкретных залежей полезных ископаемых, более точная оценка их объёмов. Проводится комплекс геологических, геофизических и геохимических работ, дешифруются аэрокосмоматериалы, сооружаются буровые скважины (либо просто делаются поверхностные выработки) для детального изучения глубинных горных пород. В результате составляется очередной набор геологических карт (в масштабе 1:50000 – 1:100000), геологи получают на руки подробные статистические сводки.

На третьей стадии геологоразведочных работ определяется целесообразность дальнейшей разведки найденных залежей. Именно от полученных результатов будет зависеть проведение следующего этапа, в течение которого и начинается добыча искомых ресурсов. Геологи оценивают экономический потенциал всех найденных месторождений, отбраковывая все неценные скопления.

Не менее важно и то, что после проведения этого комплекса работ, составляется технико-экономическое обоснование ценности рассмотренных месторождений. И только при положительных результатах объект, наконец, передаётся в дальнейшую разведку и эксплуатацию.

Заключительный (третий) этап - освоение

То, ради чего и проводится кропотливый сбор геологической информации по обнаруженным месторождениям. Как и в случае с предыдущим, правила геологоразведочных работ разделяют данный этап на две стадии.

4 стадия (разведка) начинается исключительно на оценённых месторождениях (те, разработка которых признана экономически целесообразной). Детально уточняется геологическое строение объекта, оцениваются инженерно-геологические условия для его дальнейшей отработки, выясняются технологические свойства полезных ископаемых, расположенных в нём. В результате все оценённые залежи обязаны быть технически подготовлены к дальнейшей эксплуатации. Не менее важно при разведке месторождения подробно учесть ресурсы, попадающие под категории А, В, С2 и С1.

Наконец, на пятой стадии геологоразведочных работ проводится эксплуатационная разведка. Она занимает весь период освоения месторождения, благодаря чему специалисты получают возможность иметь достоверные данные по имеющимся залежам (морфология, внутреннее строение и условие залегания полезных ископаемых).

В поисках подземных вод

По аналогии с добычей твёрдых ископаемых, геологоразведочные работы на воду проводятся точно по тем же четырём стадиям (региональное геологическое рассмотрение, комплекс поисковых работ, оценка и разведка месторождения). Однако в связи со спецификой этого ресурса и условий для его формирования, добыча производится с немалым количеством нюансов.

В частности, эксплуатационные запасы воды подсчитываются и утверждаются совершенно в иных единицах измерения. Они отображают объёмы этого ресурса, которые могут быть извлечены в данных условиях за единицу времени – м³/сутки; л/с и т. д.

Современная инструкция по геологоразведочным работам выделяет 4 вида подземных вод:

1. Питьевые и технические – они применяются в системах водоснабжения, ими производится орошение почвы, обводняются пастбища.
2. Минеральные воды с лечебными свойствами – такой тип используется в изготовлении напитков и также в профилактических целях.
3. Теплоэнергетические (в том же числе в этот подвид включены и пароводяные смеси) – используются для теплоснабжения объектов промышленного, аграрного и гражданского назначения.
4. Промышленные воды – служит лишь источником для последующей добычи из неё ценных веществ и компонентов (соли, металлы, различные химические микроэлементы).

Высокие риски возникновения казусов, осложнений и порою катастрофических последствий всегда вынуждают особо трепетно соблюдать безопасность геологоразведочных работах, ориентированных на поиски подземных вод. Разработка месторождения открытым способом нередко может сопровождаться суффозией, оползнями, обвалами и обрушениями. Ведение подземных разработок всегда может быть сопряжено с внезапными прорывами воды, плавунами и затоплениями. Помимо очевидной опасности для человека, негативному воздействию подвержены и близлежащие скопления иных полезных ископаемых – они попросту размокают.

Исключительные нюансы для поиска нефти и газа

Добыча этих ресурсов разделена на два этапа. Первый – поисковой – направлен на получение данных по ископаемым, попадающих под категории С1 и С2. При этом также даётся и геолого-экономическая оценка целесообразности освоения тех или иных залежей. Сам этап проводится в три поочерёдных стадии:

1. Геолого-геофизические работы регионального плана – включают в себя мелкомасштабные съёмки исследуемой местности. Осуществляется качественная и количественная оценка нефтегазоносных перспектив на исследуемой территории. На основе этой информации будет предопределены первоочередные объекты на геологоразведочные работы нефти и газа.
2. Подготовка основы для глубокого поискового бурения – в условленной очерёдности выбираются места закладки поисковых скважин. Включает в себя проведение детально сейсморазведки, в некоторых случаях ещё и грави/электроразведку.
3. Поисковые работы – в ходе бурения и опробований поисковых скважин также оцениваются перспективы и нефтегазоносных характеристик, подсчитываются запасы открытых залежей. Помимо этого, выясняются геолого-геофизические свойства прилегающих горизонтов и пластов.

Любой проект геологоразведочных работ также подразумевает возможность провести бурения на уже разрабатываемых месторождениях. Это позволяет найти больше залежей на эксплуатируемом объекте, которые в ходе поискового этапа по многим причинам могли остаться не замеченными.

Следующий этап – разведочный. Он проводится с целью подготовки всех найденных перспективных месторождений газа и нефти к дальнейшей разработке. Подробно исследуется структура обнаруженных залежей, отмечаются продуктивные пласты, а также рассчитываются показатели конденсатов, грунтовых вод, давления и многих иных параметров.

Результат проведения разведочного этапа - подсчёт нефтяных и газовых запасов. На этой основе и решается экономическая целесообразность дальнейшей эксплуатации месторождений.

Беспросветное дно или перспективы для геологоразведки?

Акватории морей и океанов, невзирая на свою относительную неизученность в наше время, также широко осваиваются. Прежде всего, подводный шельф представляет достаточно внушительные перспективы по добыче различных минеральных солей (в частности, морской соли, янтаря и т. д.), нефти и газа. Все полезные ископаемые подобной местности разделены на три типа:

1. Содержащиеся в морской воде.
2. Твёрдые ресурсы, которые расположены на дне/придонном слое.
3. Флюиды (нефть с газом, термальные воды), залегающие в глубине континентальной и океанической коры Земли.

По месту расположения их классифицируют как:

• Залежи ближнего и дальнего шельфа.
• Залежи глубоководных впадин.

На дне морские геологоразведочные работы по добыче нефти и газа осуществляются исключительно путём бурения скважин. Обычно эти ресурсы расположены не менее, чем на 2-3 километра вглубь шельфа. Учитывая расстояние до месторождений, используются различные виды площадок, откуда будет вестись геологическая разведка:

• На глубине до 120 метров – свайные основания.
• На глубине 150-200 метров - плавучие платформы на якорной системе.
• Сотни метров/пара километров – плавучие буровые установки.

Западная практика частного бизнеса

За рубежом геологоразведочная работа полезных ископаемых проводится в основном с инициативы частных фирм, оставляя за нуждами государства лишь систематические геолого-съёмочные и поисковые работы регионального уровня. Процессы по подготовке месторождений для дальнейшего их освоения начинаются в подавляющем большинстве только после получения первых положительных результатов от разведочных выработок (искусственно созданные полости в земной коре, образуемые в результате проведения ГРР).

Они, в свою очередь, подвергают детальному бурению и вскрытию наиболее крупные месторождения, для промышленного освоения которых потребуются значительные финансовые инвестиции. При проведении эксплуатационной разведки ископаемые высоких категорий наращиваются исключительно в тех объёмах, которые требуются для обеспечения текущей добычи. Глубина, на которой проводятся работы, при таких обычных случаях не превышает 2-3 эксплуатационных горизонта (совокупность разведочных выработок на одном уровне).

Однако достоверности ради стоит отметить, что подобная практика совсем не гарантирует страховку от серьёзных просчётов и ошибок при поиске полезных ископаемых. Западный подход в геологоразведочных работах по большому счёту сводится к добыче информации, исходя из которой обнаруженные месторождения будут оценены в своей экономической целесообразности и, при успешных результатах, немедленно введены в эксплуатацию. В этом плане выявить на объекте максимально полный объём всех видов полезных ископаемых, а также спрогнозировать ресурс для разведываемых запасов, является достаточно проблематичной задачей.

Источники финансирования геологоразведки в РФ

Российская практика поиска полезных ископаемых может осуществляться как при правительственной поддержке, так и за счёт частных инвестиций. В случаях, связанных с государственными нуждами, все геологоразведочные работы обеспечиваются в форме заказов. В зависимости от направления и объёма, подрядчики получают средства из соответствующего по уровню бюджету: федеральный, региональный или же местный.

Перед началом геологической разведки на какой-либо местности за счёт бюджетных средств государство производит отбор претендентов на конкурсной основе. Сам процесс достаточно прост:

1. Каждая территория, где государство планирует проводить геологоразведочные работы, выставляется на соответствующий конкурс. При этом заказчиком (государственным лицом) разрабатывается геологическое задание и стартовая цена за ожидаемые от проекта результаты геологоразведочных работ. В ней учитываются как нормативные издержки производства, так и планируемый уровень прибыли.
2. Победитель, предложивший наиболее подходящий вариант исполнения за наиболее приемлемую цену, в установленном порядке получает лицензию на проведение работ в пределах заданного объекта.
3. Во время выдачи разрешения заказчик также подписывает с победителем конкурса контракт на проведение ГРР. Период выполнения работ определяется либо по итогам конкурса, либо путём дополнительных переговоров и соглашений с исполнителем.

Основные моменты в схеме, по которой финансируется проект геологоразведочных работ на правительственном уровне, выстроены следующим образом:

1. Министерство природных ресурсов получает от Минфина РФ годовые ассигнования с поквартальной разбивкой и планирует их распределение между государственными заказчиками. После этого, Министерство отправляет соответствующую информацию в Главное управление Федерального казначейства.
2. Федеральное казначейство уведомляет свои соответствующие территориальные подразделения об утверждённых финансах для обслуживаемых ими заказчиков.
3. Министерство природных ресурсов таким образом направляет утверждённый объём финансов заказчику, одновременно вручая ему «Договор о передаче функций государственного заказчика» по установленным нормам.
4. Доведённые до заказчика средства и договор являются основой для незамедлительного планирования ГРР.

Исполнитель получает оплату за проведение геологоразведочных работ ежеквартально (также предусматривается возможность выплаты авансов). И лишь в том случае, когда отчёт по завершённой геологической задаче полностью удовлетворяет последующую государственную экспертизу, то он успешно принимается в хранилище территориального геологического фонда и геологическая разведка считается завершённой.