§4. Развитие важнейших исследований по разработке (1934-1941)

В 1934 г. была опубликована получившая широкую известность монография (она же была рекомендована и как учебник для втузов) проф. Л.С. Лейбензона [28], посвященная пол­ному и систематичному изложению подземной гидравлики. В предисловии автор указал, что свою следующую книгу он намерен посвятить теории эксплуатации нефтяных и газовых месторождений. Хотя это намерение Л.С. Лейбензона им самим не было реали­зовано (он был подвергнут репрессиям – аресту, тюремному заключе­нию и последующей ссылке), но, как выше уже упоминалось при анализе его доклада [17], созданная им наука легла в основу теории и практики разработки нефтяных и газовых месторожде­ний.

Отмечая огромное значение монографии Л.С. Лейбензона, необходимо сделать одну су­щественную оговорку. Свою монографию Л.С. Лейбензон посвятил «отцу теории фильт­рации – профессору Чарльзу Слихтеру», причем заимствовал у него такую идею, которая является в корне ошибочной (такая же неверная идея была и у Форхгеймера) для условий жесткого водонапорного режима. Именно, Ч. Слихтер, Ф.Ф. Форхгеймер и Л.С. Лейбен­зон считали, что при установившемся притоке жидкости из пласта к скважине эта скважи­на имеет в пласте строго определенный радиус влияния. В области пласта за пределами этого радиуса жидкость остается неподвижной. Получается явное противо­речие: не может быть установuвшегося притока жидкости к скважине и установившегося потока в облас­ти влияния, если через границу области влияния жидкость в нее не притекает. По Слих­теру, Форхгеймеру и Лей­бензону получалось, что две скважины в одном и том же пласте, которые устойчиво работают в условиях жесткого водонапорного режима^*, друг на друга совсем не влияют, если они удалены друг от друга на расстояние двойного радиуса влияния.

Нельзя умолчать о том, что на развитие нефтяной науки и техники отрицательно сказа­лись необоснованные репрессии (аресты, заключения в тюрьмы и концентрационные лагеря, ссылки, расстрелы), которым были подвергнуты, кроме акад. Л.С.Лейбензона, многие из упомянутых выше или упомииаемых далее специалистов-нефтяников: В.В. Билибин, В.А. Еронин, Н.Т. Линдтроп, А.Я. Кремс, М.В. Никитин, И.Н. Стрижов, М.Г. Танасевич, С.Н. Шаньгин, а также автор этих строк. Все они в последующем были реабилитированы.

Выше уже говорилось о замечательной заслуге грозненских геологов, которые в 20-х го­дах обнаружили, что в условиях жесткого водонапорного режима скважины не имеют ограниченных областей влияния и явно взаимодействуют друг с другом на больших рас­стояниях, находясь в единой водонапорной системе. Позднее эту идею С. Герольд [13] выразил даже так: одна сква­жина оказывает влияние до границ пласта (до границ водона­порной системы), т.е., теоретически говоря, одной скважиной можно отобрать всю нефть из области нефтеносности, располо­женной внутри водонапорной системы.

На основе идей грозненских геологов ошибку Ч.Слихтера и Л.С. Лейбензона надо было исправить применительно к услови­ям жесткого водонапорного режима. Это и было выполнено не­сколько позднее.

Именно в 1934-1935 гг. я (В.Щ.) ознакомился с передо­выми идеями грозненских геологов и в проводившихся в Гроз­НИИ исследованиях водонапорного режима отбросил пред­ставление о «радиусе влияния» скважины, заменив его «ра­диусом контура питания» или «расстоянием от скважины до контура питания». Разработанные Л.С.Лейбензоном мате­матические методы решения задач были сохранены, но только вместо «метода источни­ков-стоков» я (В.Щ.) использовал «метод отображения источников-стоков». Стоки и ис­точники отображались в контуре питания. Эти мои исследования не только были зафикси­рованы в ежегодных отчетах ГрозНИИ, начиная с середины 30-х годов, но и публикова­лись в журна­лах. Полный список всех этих моих работ и опубликованная в 1935 г. первая работа по подземной гидродинамике приведе­ны в конце тома 2 Избранных трудов [29], о которых далее будет еще сказано.

Учебник И.М.Муравьева и Ф.А.Требина [30], опубликован­ный в 1937 г., был первым, в котором излагались сведения о режимах нефтеносных пластов и основы теории их разработки. Первая работа [31], специально посвященная анализу режимов нефтяных месторождений Бакинского района, бьша опублико­вана в 1937 г. М.Ф.Мирчинком.

В 1937 г. была опубликована монография В.П.Яковлева [32], в которой не только были проанализированы особенности рабо­ты скважин при различных режимах пластов, но и приведены результаты многочисленных исследований скважин. Для своего времени заслуга В.П.Яковлева была очень велика в создании названного его именем аппарата для исследования скважин и в проведении массовых их исследований. По его методам и с помощью его аппаратов в 30-40-х годах проводились исследо­вания скважин почти во всех нефтяных районах. Сама методика этих исследований, связанная с интерпретацией прослеживания за движением уровней жидкости в скважинах после оттар­тывания или подлива жидкости в них, была принципиально неверной и уже давно вышла из употреб­ления.

В.П. Яковлев указывал на необходимость учитывать сжимае­мость жидкости в пластовых условиях. Работы В.П. Яковлева особенно ценны еще и тем, что способствовали пробуж­дению внимания инженерно-технических работников нефтяной промышленности не только к исследованию скважин, но и к изу­чению законов фильтрации в нефтеносных пластах.

В середине 30-х годов В.М.Барышев сконструировал в Азер­байджанском научно-исследовательском институте (АзНИИ) опытный куполовидный «пласт», на который было проведено 108 «скважин». На опытном пласте и на специальных «дренажных эле­ментах» В.М.Барышев и А.Н.Снарский тогда же провели интересные эксперименты по вза­имодействию скважин при различных системах их расстановки [33]. Результаты экспериментальных работ В.П.Барышева и А.Н.Снарского оказались в очень хорошем согласии с упомянутыми выше моими гидроди­намическими исследованиями в ГрозНИИ, описанными во многих статьях, частично вошедших в Избранные труды [29].

В 1937 г. в США была опубликована получившая широкую известность капитальная монография Мориса Маскета [34], второе издание которой было переведено в 1949 г. на рус­ский язык. Содержание этой монографии оказало очень большое влияние на всех зарубежных и отечественных специалистов, занимавшихся подземной гидродинамикой, теорией и практи­кой разработки нефтяных месторождений^*.

В 1939 г. была опубликована моя (В.Щ.) в соавторстве с Г.Б. Пыхачёвым монография «Интерференция скважин и тео­рия пластовых водонапорных систем» [35]; позднее она была це­ликом включена в часть 1 тома 1 моих Избранных трудов (см. с. 100-399 [29]).

Соответственно тому, что было сказано выше, эта моногра­фия представляла собой первое строгое изложение гидромеха­нической теории пластовых водонапорных систем на основе пра­вильного представления о таких системах, выработанного гроз­ненскими геологами. Тем самым это было первое физически правильное обоснованное изложение теории водо­напорного режима. Следует указать еще на один очень важный вывод, сделан­ный в цити­руемой монографии: «количественный эффект взаи­модействия скважин зависит не только от их взаимного рассто­яния, но и от их расстояния до контура питания». Чем ближе рас­положены эксплуатирующиеся скважины к контуру питания, тем менее интенсивно они взаимодействуют друг с другом. Этот вывод, сформулированный в 1939 г. в моно­графии [35], предвосхитил одну из основ теории законтурного и внутриконтурного завод­нения. Действительно, линию расположения нагнетательных скважин можно рассмат­ривать как искусственно создан­ный контур питания. Поэтому приближение нагнетатель­ных скважин к эксплуатационным ослабляет их взаимодействие. Этот ис­ключительно важный вывод до сравнительно недавнего времени не понимали многие специалисты по разработке нефтя­ных мес­торождений. Не понимали, например, такого факта: на участке заданной площади можно получить больший дебит каждой сква­жины при плотном их расположении, чем при редком, если, конечно, приблизить контур питания (т.е. линию расположения нагнета­тельных скважин) к границам участка при плотном рас­положении на нем скважин. Скольких споров о влиянии плотности сетки скважин можно было бы избежать, если бы спорящие правильно учитывали только что поясненный вывод о влиянии нагнетательных скважин на эффект взаимодействия эксплуата­ционных скважин.

К этому вопросу придется еще вернуться при анализе дис­куссии, возникшей в связи с оценкой, предложенной в начале 50-х годов генеральной схемы разработки самого круп­ного в то время отечественного нефтяного месторождения – Ромашкинского. Повторяю, что правильное решение дискуссии могло быть получено только при усвоении резуль­татов той гидродинамической теории пластовых водонапорных систем, которая была изложена в цитируемой монографии, изданной в 1939 г. Дальше будет упомянут еще один поразительный факт: до самого недав­него времени во многих учебниках по подземной гидродинами­ке интерференция эксплуатационных скважин излагалась, к со­жалению, без всякого внимания на воздействие нагнетательных скважин.

При анализе докладов описанного выше Всесоюзного сове­щания в Баку (1933) было указано, что в то время явно не хва­тало сведений о режимах разработки нефтяных пластов в Баку. Это особо подчеркивалось в докладах В.В.Билибина [20], [21]. По­нятно, что нельзя осуществлять рациональную разработку плас­тов, не зная их режимов. Поэтому важное значение имела брошюра М.Ф.Мирчинка [36], изданная в 1936 г. и специально посвящен­ная описанию и анализу режимов многочисленных неф­теносных пластов Бакинского района Азербайджана.

Под редакцией Ф.А.Требина была опубликована в 1940 г. книга [37], в которой не только были систематично описаны методы исследования скважин, но и рассмотрены примеры установления технологического режима их эксплуатации, что весьма важ­но при проек­тировании разработки нефтяных месторождений.

В 1940-1941 гг. были опубликованы результаты исследования движения газированной жидкости в пористой среде, выполненные акад. С.А. Христиановичем [38], акад. Л.С. Лей­бензоном [39] и Б.Б.Лапуком [40]. Эти исследования содействовали развитию теории разработки нефтяных месторождений при режиме ра­створенного газа.

В 1941 г. в Московском нефтяном институте мною (В.Щ.) была защищена докторская диссертация (первая в нашей стране по вопросам разработки) на тему «Расстановка скважин в плас­те с водонапорным режимом (гидродинамическое исследование некоторых вопросов)» [41]. Эта диссертация была полностью опуб­ликована в части 2 тома 1 Избранных трудов [29]. Помимо гид­родинамического решения вопросов, связанных с работой раз­личных систем скважин (в частности, прямолинейных и круго­вых батарей скважин), в диссертации были исследованы осо­бенности стягивания контуров нефтеносности и обводнения сква­жин.