Введение

Геофизические исследования скважин (ГИС) являются об­ластью прикладной геофизики, в которой современные физиче­ские методы исследования вещества используются для геологи­ческого изучения разрезов, пройденных скважинами, выявления и оценки запасов полезных ископаемых, получения информации о ходе разработки месторождений и о техническом состоянии скважин.

Применительно к изучению разрезов нефтяных и газовых скважин эти исследования иногда называют промысловой геофизикой. Кроме того, в практике используется термин «каротаж» (франц. carottage от carotte — буровой крен или буквально — морковь). Термин «каротаж» не соответствует сущ­ности описываемых процессов, и при последующем изложении мы будем отдавать предпочтение более обоснованным научно терминам.

Геофизические методы, используемые для изучения геологи­ческих разрезов скважин, в зависимости от физических свойств пород, на которых они основываются, делятся на электрические, радиоактивные, термические, акустические, геохимические, меха­нические, магнитные и др.

Сущность любого геофизического метода состоит в измерении вдоль ствола скважины некоторой величины, характеризую­щейся одним или совокупностью физических свойств горных по­род, пересеченных скважиной. Физические свойства пород связа­ны с их геологической характеристикой, и это позволяет по ре­зультатам геофизических исследований, судить о пройденных скважиной породах. Геофизические исследования в скважинах выполняют с помощью специальных установок, называемых промыслово-геофизическими (каротажными) станциями.

Первое изучение теплового поля в нефтяных скважинах с прикладной целью было проведено в Баку известным геологом Д.В. Голубятниковым в 1906 г. Д. В. Голубятников, измеряя максимальным термометром температуру вдоль оси скважины, пытался выявить обводняющиеся пласты. Однако должного рас­пространения его работы не получили.

Толчком к бурному применению геофизических методов для исследования скважин послужили работы профессора Париж­ской высшей горной школы К. Шлюмберже, который в 1927 г. предложил использовать для этой цели разработанный им ме­тод полевой электрической разведки.

В 1929 г. по инициативе И.М. Губкина и Д.В. Голубятникова этот метод был с большим успехом опробован на нефтяных промыслах объединения Грознефть, а позднее — в скважинах объединений Азнефть, Эмбанефть, Майкопнефть. В результате выполненных работ выявились большие возможности нового ме­тода, позволяющего без отбора керна получать ценную геологи­ческую информацию о разрезе и содержании в нем нефти, что дает возможность значительно увеличивать скорость бурения и экономить средства. Первый положительный результат исследо­вания был получен в скв. 1—35 Новогрозненского района в но­ябре 1929 г. Здесь из XIX пласта, рекомендованного геофизика­ми к испытанию, при отсутствии достаточных признаков нефти в кернах из скважины ударил фонтан с дебитом свыше 100 т/сут.

К работам но быстрейшему внедрению и развитию новой технологии изучения разрезов скважин были привлечены моло­дые советские инженеры: К.А. Вероатов, В.Н. Дахнов, И.Г. Дидура, С.Г. Комаров, С.Я. Литвинов, Г.С. Морозов, Г.Н. Строцкий др. В эти годы на основании наблюдений, выполненных в Азербайджане, создастся новый электрический метод — метод потенциалов собственной поляризации (СП), который сущест­венно дополнил метод сопротивлений, увеличив надежность выделения продуктивных пластов.

Развитие новых бескерновых способов изучения разрезов скважин способствовало резкому повышению эффективности буровых работ. В результате уже к 1933 г. электрические иссле­дования скважин получили повсеместное распространение на промыслах Советского Союза.

В свою очередь, высокая эффективность электрических мето­дов исследования стимулировала развитие других геофизиче­ских исследований скважин. В 1933 г. в Баку акад. М.В. Абра­мович предложил анализировать буровой раствор на содержа­ние в нем углеводородных газов — возникла основа для созда­ния газометрии скважин. В эти же годы в Советском Союзе создаются методы скользящих контактов (А.С. Семенов и О.К. Владимиров), магнитный (В. А. Шпак) и др., за рубе­жом — метод потенциалов вызванной поляризации (К. Шлюмберже).

В 1934 г. ленинградские геофизики Г.В. Горшков, А.Н. Граммаков, В.А. Шпак и Л.М. Курбатов предложили метод естест­венной радиоактивности, или гамма-метод, а в 1940 г. акад. Б. Понтекорво — нейтронный гамма-метод. Это привело, начи­ная с 50-х годов, к развитию комплекса современных радиоак­тивных методов исследования скважин и аппаратуры (Б.Б. Лапук, Л.С. Поллак, Г.Н. Флеров, Д.Ф. Беспалов и др.).

В 1948—1953 гг. под руководством Г. Долля были разрабо­таны боковой и индукционный методы, метод микрозондов, кото­рые в настоящее время широко применяются в промышленности. В 1953—1958 гг. в Советском Союзе были предложены модифи­кации плотностного и селективного гамма-гамма-методов для поисков рудных месторождении и угля (А.П. Очкур, Ю.П. Булашевич, Г.М. Воскобойников и др.).

Успешному развитию геофизических исследований скважин во многом способствовали теоретические разработки в области распространения физических полей. Основоположником теории электрического метода сопротивлений явился советский ученый, акад. В.А. Фок. Его решение задачи о распространении элек­трического поля в скважинах было использовано Л.М. Альпиным С.Г. Комаровым для создания количественной интерпре­тации результатов метода сопротивлений. Начало работ по тео­рии радиоактивных методов исследования в СССР было положе­но в 1948 г. трудами А.И. Заборовского, Г. В. Горшкова и позд­нее Ю.П. Булашевича и др.

Интенсивное развитие промысловой геофизики способствова­ло созданию нового научного направления в геологической нау­ке — науки о физических свойствах горных пород, их взаимных связях и закономерностях изменения — петрофизики. Большой вклад в развитие петрофизики внесли В.Н. Дахнов, В.Н. Кобранова, М.Л. Озерская и др. Петрофизика явилась научной ба­зой для количественной интерпретации геофизических данных.

За рубежом значительный вклад в развитие теории геофизи­ческих методов внесли Г. Долль, Г. Арчи, М. Мартен, Д. Деван, Г. Гюйо, В. Рассел, М. Уайли и другие исследователи; ими же дано петрофизическое обоснование методов.

В последние годы значительно возрос объем геофизических исследований скважин на нефть и газ, увеличились глубины скважин, значительно усложнились условия их проходки. Это потребовало создания новых высокопроизводительных приборов и аппаратуры на основе достижений электронной техники и ши­рокого внедрения обработки геофизических данных на ЭВМ.

Разработаны комплексные скважинные приборы — агрегатированные системы геофизических скважинных приборов, рассчи­танные на высокие давления и температуры. Разработаны циф­ровая и компьютеризированная станции, автономные скважин­ные приборы для исследования в процессе бурения, ряд новых приборов (акустический телевизор, пластовый наклономер, мощ­ные генераторы нейтронов и др.). Все эти меры способствовали достижению высоких скоростей в бурении, повышению эффектив­ности разведки.

Новым направлением в промысловой геофизике в последние годы явилось создание аппаратуры и системы геолого-геофизического и технологического контроля за бурением и эксплуата­цией скважин. Это позволило значительно расширить сферу промыслово-геофизических услуг, распространить ее не только на изучение геологического разреза скважин, но и на контроль за процессом строительства и эксплуатации скважин. Геофизиче­ские методы исследования эксплуатационных скважин стали в настоящее время основным источником информации о процессе разработки нефтяных и газовых месторождений.

Введение, гл. I (кроме § 7) и § 6 и 7 в гл. VI написаны В.М. Добрыниным; гл. II, III, X—Р. А. Резвановым; гл. V, VI (кроме § 6 и 7) и § 7 в гл. I —Б.Ю. Вендельштейном; гл. IV, VII—IX и XI —А.Н. Африкяном.